CAPÍTULO 8

INVESTIGAÇÃO DAS CONCEPÇÕES SOBRE A NATUREZA DA CIÊNCIA DE ALUNOS DE QUÍMICA

256

8 Investigação das concepções sobre a natureza da ciência dos

alunos de Química

Neste capítulo discutiremos os resultados obtidos na primeira parte da nossa

pesquisa didática que teve como objetivo avaliar as concepções sobre a natureza da

ciência dos alunos do curso de Química da UFBA. A investigação pretendeu responder

às duas primeiras questões formuladas no início desta tese (Capítulo 1 - Introdução):

1. o referencial histórico-epistemológico contribui para o estudante adquirir uma

imagem de ciência mais contextualizada, promovendo uma melhor formação inicial?

2. o conhecimento da História da Ciência e de controvérsias científicas pode ajudar o

aluno na compreensão da natureza da ciência e de conteúdos de natureza

epistemológica?

Para responder a estas duas questões desdobramos a problemática em algumas

questões mais específicas:

a) Qual o entendimento inicial que os alunos ingressos no Curso de Química da UFBA

possuíam sobre alguns aspectos da natureza da ciência?

b) Qual a compreensão que alguns alunos egressos do Curso de Química da UFBA

tinham sobre alguns aspectos da natureza da ciência?

c) Uma disciplina de História da Química, enfocando diretamente conteúdos

epistemológicos, através uma abordagem de ensino explícita e reflexiva poderia

contribuir para os alunos compreenderem melhor a natureza da ciência?

d) A ênfase na abordagem explícita de uma controvérsia científica, dentro de uma

disciplina de História da Química, seria adequada para promover a compreensão do

processo de construção da ciência?

257

As duas primeiras questões (a e b) serão discutidas no item 8.1 Antecedentes da

pesquisa didática realizada na disciplina História da Química. A discussão das

questões c e d será feita nos itens subseqüentes.

Para obtermos respostas para as questões c e d, elaboramos uma nova proposta de

ensino, que foi aplicada numa disciplina obrigatória para o Curso de Licenciatura em

Química da UFBA, tradicionalmente ministrada por dois professores, sendo um deles a

autora desta tese.

Como foi visto anteriormente no capítulo 5, da metodologia, a disciplina escolhida

para realização da pesquisa, História da Química (QUI 040), abordava essencialmente

conteúdos de História da Química cronologicamente. A nova proposta, trabalhou esses

conteúdos discutindo, em cada aula, simultaneamente e de forma articulada,

dimensões da natureza da ciência. Todo o planejamento das aulas foi realizado para

que diversas dimensões epistemológicas pudessem ser adequadamente contempladas.

A discussão a seguir levará em conta o planejamento da disciplina no semestre 2005.1

(Quadro 3, a seguir) e a metodologia de pesquisa qualitativa utilizada.

No semestre 2004.1 fizemos um trabalho semelhante ao que foi realizado em

2005.1, que funcionou como um estudo piloto, possibilitando o aperfeiçoamento da

metodologia de pesquisa e os instrumentos utilizados para o levantamento de dados.

Algumas discussões do estudo piloto gravadas nas equipes serão apresentadas e

comentadas, após terem sido identificadas, quando forem consideradas relevantes. O

nosso objetivo, neste caso, era apresentar indícios que justificassem alguns resultados

positivos obtidos também no estudo piloto realizado.

258

Quadro 3 - Resumo do planejamento semestral de aulas

Dimensões da análise/Contextos

históricos

Objetivos Questões problematizadoras

Principais Referências

Origem do conhecimento científico Contexto histórico: Os primórdios da química/ período das artes práticas

• Discutir sobre as diferenças entre os vários tipos de conhecimento

• Compreender a

diferença entre conhecimento científico e saberes técnicos

• Como os conhecimentos científicos têm origem?

• Como você imagina que

aconteceu a produção dos primeiros conhecimentos que hoje são chamados de químicos?

GRANGER, G.G. A Ciência e as ciências. São Paulo: Editora da UNESP, 1994, cap.1, p. 24-36

Concepção de ciência Contexto histórico: A filosofia grega

• Discutir o conceito de ciência

• Identificar as

características da Ciência Química

• Qual a sua concepção de Ciência ?

• Por que a Química é

uma ciência?

ANDERY, M. A. et al. Para compreender a ciência. São Paulo: EDUC, 1988, Introdução, p.11-18. CHALMERS, A..F. O que é ciência afinal ? São Paulo: Brasiliense, 1993, p.17-22

Demarcação entre ciência e não ciência Contexto histórico: A Alquimia

• Discutir sobre critérios de demarcação

• A alquimia se constituía numa ciência? Explique.

DUTRA, L.H. de A. Introdução a teoria da ciência. Florianópolis: Editora da UFSC, 1998, cap.1, p. 11-26 ALFONSO-GOLDFARB, A. M. Da alquimia à química. São Paulo: Nova Stella, Edusp, 1987, p. 231-264.

A metodologia científica Contexto histórico: A transição da alquimia para a química

• Identificar as principais características do conhecimento científico

• Reconhecer as diferentes formas de produção do conhecimento científico

• Existe um método científico?

• Se a sua resposta

anterior for afirmativa, quais as etapas envolvidas neste método?

MOREIRA, M. A. Sobre o ensino do método científico. Caderno Catarinense de Ensino de Física, v.10, n.1, p.108-117, 1993

A experimentação na produção do conhecimento científico Contexto histórico: A revolução científica nos séculos XVI e XVII

• Discutir o conceito de experimentação na ciência

• Na sua opinião o que é um experimento?

• O desenvolvimento do

conhecimento científico sempre requer experimentos? Justifique

ANDERY, M.A. et al. Para compreender a ciência. São Paulo: EDUC, 1988, cap.10, p.190-197.

Relações entre hipótese, lei, teoria e observação Contextos históricos: • A teoria do flogisto; • As leis de combinação química e a hipótese atômica no século XIX

• Discutir o significado dos termos: hipótese, lei, teoria

• Discutir a relação entre

a observação e a teoria

• Na perspectiva da ciência, como você define: hipótese; lei e teoria

• Qual a diferença entre

teoria e lei (científicas)?

KNELLER, G.F. A ciência como atividade humana. São Paulo: Zahar/Edusp, 1980, cap.6, p.122-154 OKI, M. C. M. Controvérsias sobre o atomismo no século XIX : parte II. Salvador, 2004.

259

Imagem do cientista Contexto histórico: A revolução cientifica de Lavoisier

• Discutir o papel de Lavoisier na constituição da Química Moderna

• Discutir a imagem do cientista

• Na sua opinião, qual a principal contribuição de Lavoisier para a Química Moderna ?

FILGUEIRAS, C. A. A revolução química de Lavoisier: uma verdadeira revolução? Química Nova, 16 (1), 1993. 0KI, M. C. M. Paradigmas crises e revoluções: a História da Química na perspectiva kuhniana Química Nova na Escola, n.20 , p.32-37, 2004.

O contexto da descoberta científica Contexto histórico: A origem do conceito de átomo e do atomismo daltoniano.

• Discutir sobre a origem do conceito de átomo

• O que você sabe sobre a origem histórica do conceito de átomo?

OKI, M. C. M. Controvérsias sobre o atomismo no século XIX : parte II. Salvador, 2004.

Os modelos na ciência Contexto histórico: Controvérsias sobre o atomismo no século XIX

• Discutir sobre a dificuldade de aceitação da realidade atômica no século XIX

• Entender a relação

entre modelo e realidade

• Como você define um modelo científico?

• Por que os modelos são

usados na ciência?

OKI, M. C. M. Controvérsias sobre o atomismo no século XIX : parte II. Salvador, 2004. DUTRA, L.H. de A. Introdução a teoria da ciência. Florianópolis: Editora da UFSC, 1998, cap.1, p.15-17.

Obs: Nesta página temos a continuação do Quadro 3: Resumo do planejamento semestral de aulas

260

8.1 Antecedentes da pesquisa didática na disciplina História da Química

Como um dos nossos objetivos era avaliar as imagens de ciências no decorrer

da formação inicial, optamos por fazer também, o levantamento de algumas

concepções sobre a natureza da ciência dos alunos que estavam ingressando no curso

de Química. Elaboramos o questionário (ANEXO D), cujas questões foram formuladas a

partir de consulta a outros questionários existentes na literatura (Quadro 2 / Capítulo 4),

com algumas adaptações que se fizeram necessárias para atender aos objetivos

específicos desta pesquisa.

O levantamento foi realizado com os alunos que estavam ingressando no Curso

de Química da UFBA no semestre 2005.1, matriculados em uma das turmas da

disciplina Química Geral I (QUI 134). A escolha da turma levou em conta uma maior

aproximação com o professor que ministrava a disciplina naquela turma. Dos quarenta

alunos que ingressaram no semestre 2005.1 no Curso de Química, vinte deles

responderam ao questionário. Todos os alunos matriculados naquele semestre e que

estavam presentes no dia da aula em que o questionário foi aplicado, concordaram em

participar da pesquisa tendo respondido ao questionário.

Para identificar possíveis concepções sobre a natureza da ciência durante o

curso de graduação, levantamos também, algumas concepções dos alunos egressos

do curso de Química. Optamos por não utilizar com os graduados questionários, mas

sim entrevistas, uma vez que, o número de alunos a serem pesquisados seria menor e

este tipo de instrumento possibilitaria uma maior liberdade de expressão. Entrevistamos

06 alunos recém formados, com diferentes perfis, alguns bacharéis e outros licenciados.

A escolha foi aleatória, entre alunos recém-egressos do Curso de Química, com os

261

quais tínhamos maior aproximação. Eles foram identificados por números de 1 a 6 e

com as letras AF antecedendo o número para lembrar que já eram formados em pelo

menos uma habilitação (Bacharelado ou Licenciatura).

O protocolo de entrevistas utilizado encontra-se no Anexo G. Mantivemos quase

todas as questões contidas no questionário aplicado aos ingressos, a exceção daquela

relativa à imagem do cientista, porque julgamos que o curso de graduação em Química

consegue proporcionar um maior amadurecimento nesta concepção, em decorrência da

vivência do aluno no ambiente universitário. Alguns dados levantados sobre o perfil

desses alunos podem ser vistos na Tabela 2 a seguir.

Tabela 2 – Perfis dos egressos do Curso de Química entrevistados

Identificação do Aluno

Situação acadêmica Ensinou ou pretendia ensinar

Química ?

Cursou a disciplina História

da Química? AF1 Bacharel /Licenciando/ Mestrando Não Sim AF2 Licenciado / Bacharelando Sim Sim AF3 Bacharel Não Não AF4 Bacharel / Licenciando Talvez Sim AF5 Licenciado / Mestrando Sim Sim AF6 Bacharel / Licenciando Talvez Sim

O tratamento dos dados envolveu a análise qualitativa e consistiu na construção

de categorias que emergiram das respostas dos alunos às questões formuladas. Nesta

etapa da pesquisa, o ‘corpus’ da análise consistiu das respostas dadas aos

questionários pelos alunos ingressos e das entrevistas feitas com os egressos.

Considerando que inúmeros aspectos da natureza da ciência poderiam ter sido

contemplados nas atividades de ensino-aprendizagem durante toda a formação inicial,

optamos por escolher algumas dimensões epistemológicas a serem privilegiadas na

262

nossa análise, para que o trabalho não se tornasse muito amplo. Nesta parte foram

selecionadas 05 dimensões de análise:

1. A concepção de ciência

2. As metodologias científicas

3. A imagem do cientista

4. A relação entre teorias e leis científicas

5. A questão da realidade dos átomos e o significado de modelo na química

Na Tabela 3 encontram-se as categorias emergentes sobre a concepção de

ciência identificadas entre os alunos ingressos e o número de alunos enquadrados em

cada categoria. Para facilitar a leitura identificamos cada categoria com uma letra e um

número, ou seja: CN; C=categoria e N=número de identificação

Primeira dimensão: a concepção de ciência

Tabela 3 - Concepção de Ciência (alunos ingressos)

Questão: Para você. O que é ciência?

Categorias Número de alunos C1- Estudo e/ou pesquisa dos fenômenos, de tudo o que nos cerca e que compõe o Universo

08

C2- É a busca de explicações, de respostas e soluções para os acontecimentos, fenômenos, fatos etc.

07

C3- Maneira racional de observar, descrever e explicar a natureza e seus fenômenos

02

C4- Conjunto de atividades que visa transformar e quantificar os constituintes da natureza

01

C5- A ciência é um método de observar e organizar conhecimentos de forma a torná-lo acessível e reprodutível

01

C6- É tudo o que acontece em nossa volta, é transformação 01

Nos resultados obtidos percebemos que a maior parte dos alunos (16 alunos/

80%) que estava ingressando no curso de Química e responderam ao questionário,

263

compreendiam a ciência como estudo, pesquisa ou busca de explicações para fatos,

fenômenos, acontecimentos (C1,C2); ou seja, predominava a idéia de ciência como

atividade de investigação (estudo, pesquisa, busca de explicações etc.) ou um conjunto

de atividades desenvolvidas (C4), o que revela o predomínio de concepções simplistas

de ciência. Concepções mais restritas de ciência como método (C5) ou como maneira

racional de descrever ou explicar a natureza (C3), também foram identificadas. Por

outro lado, apareceu também uma concepção muito ampla: ‘tudo que acontece em

nossa volta’(C6). A diversidade de concepções era esperada, uma vez que,

reconhecemos a complexidade envolvida na definição do que seja ciência (Capítulo 3),

no entanto, não identificamos de forma explícita a compreensão da ciência como um

‘processo sócio-histórico’ de investigação dos fenômenos, dos fatos ou do mundo

natural, ou respostas com um maior grau de elaboração.

Esta situação não parece ser muito diferente daquela identificada ao final da

formação inicial, mesmo considerando-se que os alunos egressos eram de outra

amostra, como podemos observar através de dois trechos selecionados de entrevistas

realizadas com alunos graduados dos cursos de Química (Tabela 2).

O aluno AF5 já era formado em Licenciatura em Química e estava cursando o

mestrado em Química. Em um dos trechos da sua entrevista ele reconhecia a

dificuldade em definir ciência considerado como “um conceito muito relativo”, no

entanto, quando indagado sobre porque a Química é uma ciência, revelou uma

concepção simplista de ciência como “um conjunto de teorias, de hipóteses, de fatos”

que visam a comprovação:

264

Para definir ciência [...] até certo ponto é um conceito muito relativo mas, apesar de eu considerar um conceito muito relativo, levando em conta que a ciência é um conjunto de teorias, de hipóteses, de fatos que venham a comprovar a existência de algo, eu considero que, por isto a Química é uma ciência[...] (AF5)

Outro aluno AF6, tinha concluído o Bacharelado em Química e estava

complementando os créditos e carga horária das disciplinas da Licenciatura em

Química. Ele concebia a ciência simplesmente como estudo, mesmo a reconhecendo

como uma atividade complexa e que busca ‘desvendar’ a própria vida.

A ciência busca desvendar a natureza humana, é um estudo complexo do que o homem é hoje e do que era antes. A ciência se preocupa em desvendar como nós surgimos, como foi que o homem surgiu. (AF6)

Para justificar porque a Química era uma ciência o egresso/bacharel AF1, se

apoia na concepção de que a ciência tem que estar associada a um método científico,

considerado como “o método melhor elaborado pelo homem“.

Eu acho que a química é uma ciência porque trata-se de um estudo sistemático, segue o método científico e você consegue através de teorias desenvolvidas pela química transformar em produto de ação social em massa, consegue realmente modificar todo o mundo em que agente vive. Por isso que eu acho que a química é uma ciência, porque ciência tem que estar associado a um método científico que, ao meu ver, é o método melhor elaborado pelo homem para poder construir um novo conhecimento.(AF1)

Nesta fala, AF1 deixa implícito a sua crença na existência de um método científico

e na sua superioridade em relação a outros possíveis métodos. A credibilidade da

ciência parece decorrer da utilização do método científico.

Para identificar os critérios de demarcação utilizados pelos alunos, usamos como

questão problematizadora a possível cientificidade da alquimia, possibilitada pela

265

pergunta: De acordo com o que você sabe sobre a alquimia, você acha que ela se

constituía numa ciência?

A maior parte dos alunos ingressos (16 alunos/80%) considerava que a alquimia

não era ciência e diferentes justificativas foram apresentadas para esta concepção.

Alguns trechos das respostas dadas selecionados encontram-se a seguir.

A alquimia não era uma ciência porque:

• “Não tinha método científico”;

• “Era muito mística”;

• “Não explicava as manipulações realizadas”;

• “Não fazia estudos precisos e reprodutíveis”;

• “Não utilizava métodos racionais”;

• “Produzia conhecimento restrito a poucos”;

• “Os alquimistas eram bruxos”.

Verificamos que nestas visões distorcidas sobre o que foi a alquimia encontram-se

implícitas concepções equivocadas sobre os critérios de demarcação da ciência. Não

parece existir o reconhecimento da produção do conhecimento científico como uma

construção humana contextualizada.

Na visão tradicional de ciência, a atividade científica é vista como independente

das relações sociais. O conhecimento científico é considerado seguro porque é

baseado em evidências observacional e experimental. Esta imagem tem uma forte

influência de correntes epistemológicas como o positivismo; o neopositivismo e o

empirismo lógico e os seus reflexos no ensino de ciência e nas imagens de ciência dos

alunos. Nesta perspectiva, os enunciados da ciência se fundamentariam, em última

266

instância, nos fatos, nos dados da experiência. A ciência seria, portanto, portadora de

verdades inquestionáveis (SALMON, 2000).

Dos seis alunos egressos, todos consideravam a Alquimia como ciência, já

expressando uma visão mais contextualizada da Alquimia. Dois depoimentos desses

egressos foram selecionados sobre esta pergunta. O aluno AF3 não havia cursado

História da Química enquanto AF2 cursou, o que poderia justificar a melhor elaboração

da sua resposta.

Antigamente as coisas eram descobertas ao acaso, nem por isso deixa de ser considerado ciência. A alquimia não tinha uma fundamentação teórica. Hoje agente tenta criar a teoria a partir de experimentos, no entanto, eu acho que para aquela época ela (a alquimia) seria considerada como ciência, no entanto, para os critérios de hoje não poderia ser considerada como ciência.(AF3)

Eu acredito que a alquimia pode ser considerada como uma ciência porque houve todo um estudo; ela tinha determinados objetivos e se chegou a conhecer muitas coisas. Houve todo um trabalho experimental, semelhante ao que é feito hoje na própria Química, embora tivesse um lado religioso. Até mesmo o objetivo em si do trabalho deles diferia muito do que se faz hoje, da parte experimental da química de hoje que tem um objetivo mais tecnológico e industrial, que não é o que eles tinham. Mas por usarem de trabalhos experimentais tentando explicar tudo, eles também procuravam fazer isso, explicar os fenômenos durante a experimentação. Portanto, eu veria todo este trabalho como ciência. (AF2)

Mesmo expressando a concepção de que alquimia era uma ciência, o aluno AF3

parece acreditar que os critérios de cientificidade de hoje são mais rigorosos porque as

teorias são obtidas dos experimentos, o que não aconteceria naquele período: “a

alquimia não tinha fundamentação teórica”. Esta fala revela uma visão empirista, que

parece depositar na experimentação científica a responsabilidade pela credibilidade da

ciência atual.

267

Segunda dimensão: as metodologias científicas

Para abordar esta segunda dimensão formulamos a seguinte pergunta:

• Existe um método científico? Se a sua resposta for afirmativa, quais as etapas

envolvidas neste método?

A maioria dos alunos ingressos (19 alunos/95%) respondeu afirmativamente a

esta pergunta, citando diversas etapas como constituintes deste método, como pode

ser visto na Tabela 4 a seguir:

Tabela 4 - Etapas do método científico

Etapas do método científico mais citadas Número de vezes que foi citada

Teorização/ teoria 12 Observação 11 Experimentação/Experimento 09 Confirmação/Comprovação 07 Hipótese 05 Lei 03 Dedução 02 Explicação 02 Levantamento de Dados 02

A teorização(12), a observação(11) e a experimentação(09) foram as etapas

mais citadas. Apenas um único aluno respondeu negativamente à pergunta, tendo a

sua resposta revelado uma surpreendente visão anárquica, que não admitia a

existência de métodos para se chegar ao conhecimento científico: “Não existe um

método científico. Existem certos conhecimentos em relação à ciência, ela abarca

muitos tópicos e isso faz com que seja impossível impor métodos.”

A crítica a métodos rígidos de procedimentos na ciência é hoje reconhecida no

âmbito da Filosofia da Ciência. Uma visão “anarquista” sobre a metodologia científica

não significa, no entanto, a inexistência de métodos mas a defesa de uma diversidade

268

de métodos. A necessidade de violação das regras de pesquisa para o progresso

científico é uma das principais questões propostas por Paul Feyerabend no seu livro

Contra o Método. No trecho a seguir Feyerabend (1989, p.34) defende o seu ponto de

vista: “Mesmo uma ciência que se paute pelo bem ordenado só alcançará resultados se

admitir, ocasionalmente, procedimentos anárquicos.”

Nas entrevistas que fizemos com os alunos graduados verificamos que todos

concordavam que existia um método científico, mesmo que alguns reconhecessem a

flexibilidade deste método em função da área de pesquisa. A idéia que predominava

era de que o método científico é uma seqüência de passos ou etapas, que

necessariamente pode conduzir a uma descoberta científica, a um resultado positivo ou

a uma conclusão. Alguns alunos reconheciam, no entanto, a não rigidez desse método.

Este ponto de vista pode ser identificado em alguns trechos selecionados das

entrevistas dos alunos AF3 e AF1, vistos a seguir:

Eu acredito sim, que tem um método científico, até porque existe uma disciplina, em alguns cursos sobre a metodologia científica; não sei se criaram porque acharam pertinente se colocar lá para facilitar o entendimento dos alunos de ciências; mas existem etapas que quase todo mundo que trabalha com ciência tem que fazer realmente, como a observação, coleta de dados e avaliação de dados, tratamento dos resultados e no caso escrever um relatório ou uma discussão sobre todos aqueles dados que você colheu e tratou. Então todos os cientistas trabalham pelo menos nesta mesma linha de pensamento.(AF3)

Eu acho que deve ter um método científico, ele deve ser o mais geral possível, o mais universal possível, as etapas que formam o método científico, não necessariamente tem de ser igual para todas as áreas, as principais, por exemplo, a observação, acho que qualquer área que seja tem que começar observando o fenômeno e levantando as hipóteses. Em qualquer área que se esteja tem que se levantar hipóteses, o preparo para a experimentação independente da ferramenta. Eu acho que o químico utiliza o laboratório para a experimentação, mas a área social também tem que utilizar ferramentas que inclua a experimentação deles e o desenvolvimento da teoria através dos resultados encontrados. Eu não consigo visualizar uma forma mais compacta e coerente que se consiga traduzir num produto científico, sem passar por estas etapas, agora a exigência de uma etapa a

269

mais ou a menos vai depender de cada área realmente para se adaptar mas, acredito que um método científico deve haver em todas as áreas do conhecimento.(AF1)

O egresso AF1 explicita a idéia que o método científico começa na observação e a

importância que lhe é concedida na produção do conhecimento científico. Os

alunos/egressos não pareciam reconhecer a impossibilidade de uma observação

neutra. As falas ratificam a predominância de uma concepção empirico-indutivista,

amplamente assinalada na literatura, mesmo que em alguns casos, como o do aluno

AF1, a importância das hipóteses seja reconhecida, revelando uma visão mais

racionalista que admite o papel articulador da hipótese entre a teoria e a observação e

experimentação: “[...]acho que qualquer área que seja tem que começar observando o

fenômeno e levantando as hipóteses”.

Já existe algum consenso no campo da Didática da Ciência de características

consideradas essenciais no trabalho científico, entre elas, o reconhecimento das

hipóteses como orientadoras da procura de dados. Uma visão consensual sobre este

assunto entre pesquisadores desse campo foi possibilitada por elaborações produzidas

por epistemólogos. Existe o reconhecimento que não se pode menosprezar a obtenção

de evidências experimentais em condições bem definidas e controladas na investigação

científica, no entanto, a colocação de hipóteses e modelos é imprescindível neste

processo (CLEMINSON, 1990; DUSCHL;GUITOMER, 1991; HODSON, 1985, 1992,

2000; GIL-PÉREZ , 1996; GIL-PÉREZ et al., 2001).

A crítica ao procedimento indutivo de se chegar às teorias a partir de dados

recolhidos anteriormente, tem sido uma questão merecedora de muita discussão na

Filosofia da Ciência do século XX por vários filósofos. O trecho selecionado a seguir

apresenta algumas ponderações de Popper sobre esta questão:

270

[..] de um ponto de vista lógico está longe de ser óbvio que estejamos justificados ao inferir enunciados universais a partir dos singulares, por mais elevado que seja o número destes últimos, pois qualquer conclusão obtida desta maneira pode sempre acabar sendo falsa: não importa quantas instâncias de cisnes brancos possamos ter observado, isto não justifica a conclusão de que todos os cisnes são brancos (POPPER, 2001, p.263).

Terceira dimensão: A imagem do cientista

Para identificar a visão dos alunos ingressos em relação ao papel do cientista

formulamos a seguinte questão: qual a imagem que você tem de um cientista? Esta

pergunta não foi feita aos alunos egressos como justificamos anteriormente. Na Tabela

5 encontram-se as principais categorias construídas das respostas obtidas:

Tabela 5 - Imagem do cientista (alunos ingressos)

Pergunta: Qual a imagem que você tem de um cientista?

Categorias Número de alunos C1- Busca novos conhecimentos, explicações dos fenômenos naturais, guiado pela sua curiosidade, intuição, etc

08

C2- Dedica o seu tempo à pesquisa, estudo e explicação de algo 04 C3- Altamente introspectivo, sem vínculos familiares, anti-social, sem amigos 02 C4- Indivíduo com grau de conhecimento enorme sobre o assunto que estuda, sensato, responsável, ético e que pensa nas conseqüências das suas pesquisas

01

C5- Promove pesquisa e desenvolve a ciência 01 C6- Curioso, inteligente, observador, inquieto, persistente e inventivo 01 C7- Jaleco branco, óculos no rosto, alguma ferramenta simples da sua área nas mãos, canetas e/ou lapiseiras no bolso, fala interessante e com raciocínio rápido

01

C8- Um intelectual 01 C9- Indivíduo que procura através de estudos facilitar a vida ou até mesmo trazer soluções para certos problemas

01

As categorias identificadas para a imagem do cientista deixam transparecer uma

visão individualista e de certa forma elitista do seu trabalho (C3, C4, C6, C7, C8, C9).

Muitas qualidades foram atribuídas aos cientistas, que parece ser portador de uma

inteligência superior (C4, C6, C7, C8). Esta é considerada uma visão deformada do

cientista, que costuma ser transmitida pelo ensino tradicional de ciência e pela mídia,

271

que destacam o trabalho individual do cientista, suas qualidades e o apresenta de

forma estereotipada, ignorando o papel do trabalho coletivo e cooperativo necessário à

produção, validação e difusão do trabalho científico (GIL-PÉREZ et al., 2001).

Quarta dimensão: A relação entre teorias e leis científicas

Para mapear como os alunos compreendiam a diferença entre os conceitos de lei

e teoria, formulamos a seguinte questão: você acha que há diferença entre uma teoria e

uma lei científica? Explique.

As respostas foram agrupadas e categorizadas, podendo ser vistas na Tabela 6 a

seguir:

272

Tabela 6 - Diferença entre lei e teoria científica (alunos ingressos)

Pergunta: Qual a diferença entre uma lei científica e uma teoria científica? Explique.

Categoria Número de alunos C1- A lei já foi comprovada através de experimentos e a teoria ainda não foi comprovada é uma suposição, não tem a força da lei

04

C2- A lei científica é uma teoria que já foi estudada, repetida diversas vezes com resultados satisfatórios e comprovada por um conjunto de cientistas

01

C3- A lei científica é algo imutável, fechada, consagrada como correta, já a teoria é uma tentativa de explicação podendo ser contestada, modificada, é aberta

04

C4- Lei científica é uma norma estabelecida pela ciência, algo que já foi provado, enquanto a teoria científica será experimentada a fim de ser provada

01

C5- Uma lei é apenas uma descrição de um fato observado, uma teoria é um conjunto de informações que engloba várias leis

03

C6- Uma lei científica precisa ser testada várias vezes para ser verdadeira e torna-se uma teoria, a qual é aceita pela comunidade científica

01

C7- A teoria você ainda não tem certeza de que ela realmente é verdadeira, após testar, se ela se confirma vira uma lei científica

02

C8- Uma lei posta a prova dará os resultados esperados, dentro do que antes tinha sido estabelecido. Uma teoria é usada para explicar fatos que ocorrem e seguem um padrão, uma linha de resultados

01

C9- As leis científicas fazem parte das teorias científicas e são pressupostos fundamentais para o desenvolvimento das mesmas

01

C10- A lei é o resumo de dados de uma certa observação e a teoria é a tentativa de explicação, por meio de modelos, observações feitas no momento e em observações futuras

01

C11- Não existe nenhuma diferença, pois as duas estão em teste e poderão ser abandonadas se outra melhor for desenvolvida

01

A idéia predominante (11 alunos / 55%) é que a lei é superior à teoria, seja

porque já foi comprovada, sendo portanto correta e fechada ou porque é imutável, não

cabendo modificações (C1, C2, C3, C7). Considera-se, por outro lado, que a teoria

ainda está em teste, podendo se modificar, o que justificaria a sua abertura ou menor

importância (C1, C3, C7). Outro ponto de vista observado é a possibilidade de

mutabilidade entre a lei e a teoria: tanto aparece a idéia de que a teoria após os testes

e a confirmação pode ser considerada uma lei, como de que a lei após ser testada e

confirmada torna-se uma teoria:

-“A lei científica é uma teoria que já foi estudada, repetida diversas vezes com

resultados satisfatórios e comprovada por um conjunto de cientistas”.(C2)

273

-“Uma lei científica precisa ser testada várias vezes para ser verdadeira e torna-

se uma teoria, a qual é aceita pela comunidade científica”.(C6)

Nas entrevistas com os egressos percebemos que alguns equívocos ainda estão

presentes em relação a este assunto, como pode ser observado nos trechos das falas

dos três alunos citadas a seguir:

Eu acho que uma lei é específica, uma lei não precisa envolver todos os sistemas que estejam relacionados com ela, podendo ser muito específica e voltada para determinados sistemas; uma teoria não, ela tem que envolver todos os sistemas que estejam enquadrados naquelas posições em que a teoria se aplica. Eu acho que a teoria é ampla, se fosse classificar em conjuntos seria o conjunto da teoria com subconjuntos, cada subconjunto correspondendo a uma lei (AF1) A teoria seria uma explicação que é dada, mas onde se segue procurando a partir dela encontrar determinadas conclusões. Mas a lei é uma coisa dada como certa, não é mais uma tentativa de explicação ou alguma coisa assim, mas já é algo dado como certo, que pode se seguir sem ter dúvidas.(AF2)

A teoria seria mais um conjunto amplo, universal, que fechasse tanto a sua hipótese levantada ou as hipótese levantadas e que a lei viesse regulamentar, comprovar ou normatizar estas hipóteses, para junto, aí sim, formar um conjunto mais amplo que seria mais as teorias que poderiam comprovar a existência do todo(AF5)

A principal idéia entre os egressos é que as leis e teorias são desenvolvidas para

predizer e explicar os dados observacionais. Transparece alguma hierarquização entre

lei e teoria com a atribuição de um maior grau de certeza à lei do que à teoria, mesmo

que a teoria seja considerada como mais ampla que a lei. No entanto, alguma confusão

ficou evidente quando o aluno AF6 conclui a sua fala (a seguir) considerando que: lei e

teoria “é a mesma coisa”.

Porque a lei é resultado de várias observações e a teoria também é de observações, fica meio complicado diferenciar lei de teoria porque todas as duas estão com o mesmo objetivo, justificar com equações e com observações que foram feitas sobre algo. Não teria muita diferença entre lei e teoria, ou é a mesma coisa.(AF6)

274

Mesmo reconhecendo a existência de divergências sobre o significado de leis e

teorias científicas nos diferentes campos do conhecimento, no âmbito da filosofia da

ciência contemporânea (KNELLER, 1980; LEDERMAN et al., 2001) aceita-se que as

teorias são tentativas de explicação dos fenômenos, enquanto que as leis expressam,

através de descrições e generalizações, relações entre os fenômenos.

As leis e teorias são importantes produtos da ciência e estão presentes nos

materiais didáticos usados no ensino de ciências, no entanto, existe pouca

preocupação em se discutir os significados destes termos para que haja uma adequada

compreensão dos mesmos ou de se tomar a estrutura e funcionamento da Ciência para

discussão durante a formação científica.

Quinta dimensão: A relação entre os modelos e a realidade

Para identificar como os alunos compreendiam a realidade do mundo da ciência

e qual a concepção de modelo científico que predominava, formulamos duas questões:

1) Você acha que os átomos são objetos reais ou ideais da ciência?

2) Para você, qual o significado da palavra modelo, na ciência?

Em relação à primeira questão, 17 alunos ingressos (85%), consideravam que os

átomos são objetos reais. Este percentual não nos surpreendeu, uma vez que, a

literatura tem registrado que o ensino tradicional de ciência transmite,

predominantemente, uma concepção realista ingênua da forma como a ciência

compreende o mundo real. Os três alunos que achavam que os átomos não eram

objetos reais justificaram a sua resposta de forma semelhante, com a afirmação que:

275

“os átomos não são reais (são ficções) porque ninguém nunca os viu”. Percebemos que

existe a crença na existência de entidades tais como átomos, elétrons, neutrons, etc.,

independente das teorias ou dos instrumentos tecnológicos que são utilizados para

identificá-las, caracterizá-las e descrevê-las. Outro ponto que parece evidente é a

crença na existência do mundo independente de nós. Um dos alunos assim justificou a

sua aceitação da possível realidade do átomo, manifestando a sua forte crença na sua

existência : “não acreditar nos átomos é não acreditar na nossa própria existência”.

Na filosofia da ciência contemporânea tem havido muita discussão sobre a

relação entre a ciência e a realidade que ela tenta descrever e explicar. Existe o

reconhecimento da complexidade presente neste debate, que traz como conseqüência

a proposição de diferentes níveis de realismos. A posição sustentada pelo realismo

ingênuo é a da existência da realidade, independente da nossa cognição, cabendo a

ciência descrevê-la fielmente.

Embora os alunos graduados tenham se referido mais a idéia de modelo

científico, em especial aos modelos atômicos, ainda predominava a crença na realidade

do átomo:

Acredito que eles (os átomos) são reais sim, até porque todas as teorias criadas até hoje conseguem explicar a essência deles, da forma que seja mas agente consegue entender toda a matéria existente através da essência deles. Então, mesmo não sendo visível, assim como a sociedade não é visível, agente acredita nela e consegue ver tudo que ela é capaz de fazer, no entanto, a gente não precisa enxergar tudo mas entender aquilo que ela é capaz de construir.(AF3)

Os átomos existem, não são ficções, mas não se sabe exatamente como é a forma deles, a estrutura deles, não foi possível ainda ver.(AF6)

276

Apenas um dos seis alunos graduados (AF5) não considerava os átomos como

objetos reais, mas imaginários, reconhecendo o átomo como “algo fictício, mas de

grande utilidade”. A idéia que a ciência cria entidades que não precisam

necessariamente existir revela, em alguma medida, uma perspectiva anti-realista,

mesmo que carecendo de uma maior precisão.

Não só os átomos, mas algo mais na ciência, na própria química em si é imaginário, se imagina dessa forma para tentar amarrar os conceitos ou uma determinada teoria, para também não ficar vago, então eu considero, é claro, o átomo como algo imaginário. É por isso que às vezes, o que tem lá como definição de que: seriam partículas indivisíveis, ou infinitas, se é infinito não tem tamanho, logo é imaginário. É como o nosso pensamento, a nossa imaginação, seria algo fictício, mas de grande utilidade, não é algo real. (AF5)

Entre os educadores em ciência, existe o reconhecimento de que os modelos

são importantes produtos da ciência. Na perspectiva da Filosofia da Ciência o

significado de modelo não é consensual. Na área da Química os modelos podem ser

tomados como representações de idéias, objetos, eventos, processos ou sistemas.

Levando em conta as considerações anteriores e para aprofundar a

compreensão das operações de descrever, explicar, compreender e representar o

mundo físico na ciência, fomos investigar como os alunos ingressos compreendiam o

significado de modelo científico. A nossa expectativa era que as concepções realistas

ingênuas fossem predominantes. De acordo com o realismo ingênuo a realidade existe

independentemente de ser percebida ou compreendida e as afirmações da ciência são

tomadas como verdades inquestionáveis.

As respostas dos alunos foram agrupadas e as principais categorias encontradas

podem ser vistas na Tabela 7 a seguir:

277

Tabela 7 - Significado de modelo científico (alunos ingressos)

Pergunta: Para você, qual o significado da palavra modelo na ciência?

Categorias Número de alunos

C1- Algo que ilustra determinado fato 02

C2- Algo que não pode ser comprovado experimentalmente 01

C3- Uma referência que serve como base para se obter outras verdades 02

C4- Um método que deve ser seguido para que se obtenha resultados mais

satisfatórios

01

C5- Desenho, figura, molde ou ilustração que tenta explicar os fenômenos, o mais

próximo possível do real

04

C6- São formas diferentes de se explicar um mesmo fenômeno, através de uma

teoria

04

C7- É tudo aquilo que se assemelha ou se aproxima do real 02

C8- É uma cópia de um objeto. 01

C9- São representações através de pinturas ou desenhos ou mesmo equações

químicas de um fenômeno

01

C10- Outros/Confusos 02

Muitos alunos (09) compreendiam os modelos como formas de explicar os

fenômenos através de representações como: desenho, figura, pintura, molde, ilustração

ou mesmo de teorias (C5, C6, C9). A idéia predominante é que o modelo ou

representação deva ser a mais próxima da realidade (C5, C7), uma vez que,

comumente, existe a crença que as entidades representadas existem, mesmo que não

sejam diretamente visualizadas, como acontece com os átomos. Em menor extensão

apareceu a concepção de modelo como cópia de um objeto (C8) ou outras concepções

pouco comuns como de ilustração, referência ou método (C1, C3, C4).

Os modelos são importantes ferramentas usadas no ensino da química que

possibilitam a articulação entre o referencial teórico e o empírico, os níveis

278

macroscópico e microscópico e representando aspectos do mundo para vários

propósitos.

Os alunos graduados referiam-se aos modelos como representações de idéias e

de entidades abstratas (AF1; AF2; AF6). O aluno AF6 explicitou a idéia de modelo como

uma representação mais racional, citando a equação química como um modelo

matemático, no entanto, de forma concomitante, apresenta uma concepção de modelo

fundamentada no senso comum, como um referencial.

Se formos mesmo ao pé da letra eu acho que modelo é tudo que você quer representar no papel, e você pode representar no papel qualquer idéia que você tenha, isto pode ser transformado num modelo, no caso no modelo científico...(AF1) [...] o modelo seria então uma representação de uma teoria de forma a se visualizar o fenômeno, a se trazer para o fenômeno propriamente dito.(AF2) Modelo é tudo que representa aquilo que você matematizou e observou, modelo é tipo a família, você tem o pai e a mãe como modelo, então o que você quer ser futuramente tem que ser igual ao seu pai, então a pessoa para você aprender alguma coisa você tem que ter alguma coisa em mente, um referencial e um referencial é um modelo, é o modelo que lhe diz tudo.(AF6)

A presença de concepções conflituosas entre os alunos, evidencia a existência

de dúvidas ou idéias confusas sobre o significado de modelo científico, indicando a

necessidade da incorporação de discussões sobre a natureza da ciência na formação

inicial. A identificação das concepções dos alunos ingressos e dos egressos confirmou,

em certa medida, a nossa expectativa inicial sobre a presença de concepções sobre a

natureza da ciência simples ou ingênuas durante toda a graduação. Este resultado

ratifica a dificuldade detectada no ensino de ciências tradicional para possibilitar

concepções que reflitam posições de consenso no âmbito das Filosofias da Ciência do

século XX, relacionadas a fundamentos metodológicos e epistemológicos da ciência

contemporânea.

279

8. 2 O resultado da primeira parte da pesquisa didática na disciplina

História da Química

A seguir apresentaremos os resultados da nossa intervenção na disciplina

História da Química, usando questões relacionadas à Filosofia da Ciência, em

diferentes contextos sócio-históricos, para problematizar e discutir de forma explícita

sobre a natureza da ciência. Durante o curso, priorizamos algumas categorias

epistemológicas previamente definidas, que foram analisadas após sua subdivisão em

diferentes dimensões (Quadros 4, 5 e 6). Embora tenhamos abordado um maior

número de aspectos da natureza da ciência durante as aulas, as prioridades e recortes

foram necessários para que a análise dos dados não se tornasse muito ampla.

Levamos em conta a importância conferida a alguns destes aspectos pela comunidade

de pesquisadores e educadores em ciências.

Como foi visto no item 8.1, para levantar o conhecimento prévio dos alunos,

utilizamos pequenos questionários com perguntas abertas (questões

problematizadoras: Quadros 3). Tais questões foram respondidas em dois momentos,

pré e pós discussão e as respostas analisadas através de tratamento qualitativo. A

metodologia envolveu a construção de categorias emergentes das respostas dos

alunos antes e após a discussão e sua posterior comparação. O número de alunos

presentes na aula onde fizemos os levantamentos prévios nem sempre foi o mesmo do

segundo momento, variando conforme a freqüência às aulas. Gostaríamos de ressaltar

que todos os trechos de falas dos alunos citados foram obtidos de gravações efetuadas

simultaneamente, nas três equipes, após as discussões em sala.

280

8.2.1 Primeira categoria epistemológica: ciência e conhecimento científico

A primeira categoria epistemológica definida foi: ciência e conhecimento

científico. Esta categoria foi subdividida em três dimensões consideradas em três

contextos históricos (Quadro 4):

Quadro 4 – Primeira categoria epistemológica

Primeira categoria epistemológica

Dimensão da análise Contextos históricos

Ciência e Conhecimento

científico

Origem do Conhecimento

científico

O período das artes práticas

Ciência e Conhecimento

científico

Concepção de Ciência A Filosofia e Ciência Grega e o

surgimento do conceito de átomo

Ciência e Conhecimento

científico

Critérios de demarcação

Ciência x Pseudo-ciência

A alquimia

Para a primeira categoria, Ciência e Conhecimento Científico, tomamos como

primeira dimensão da análise a possível origem do conhecimento científico, localizando

a discussão no período da História da Química onde deve ter surgido as primeiras

atividades de transformação da matéria, que hoje seriam consideradas como atividades

de uma química prática.

Inicialmente, procuramos fazer distinção entre os termos ciência e conhecimento

científico. Mesmo reconhecendo a dificuldade em se definir ciência (CHALMERS,

1995), consideramos a ciência em um contexto mais amplo que incluía não somente a

natureza do conhecimento científico, mas todo o processo de sua produção, validação

281

e aceitação na comunidade científica, além do papel dos cientistas envolvidos. Neste

momento, a pergunta formulada foi: como os conhecimentos científicos têm origem?

As respostas foram agrupadas com a criação de categorias emergentes para os

dois momentos da pesquisa (Tabela 8). Utilizamos a legenda CAN e CDN para

identificar as categorias: C=categoria; A=antes; D=depois; N=número de identificação

Tabela 8 - A origem do conhecimento científico

Pergunta: Como os conhecimentos científicos têm origem?

Categorias Antes

No alunos

Categorias Depois

No alunos

CA1- Através de método empírico ou do método científico: observação, experimentação, conclusão

02

CA2- Das hipóteses 01 CA3- No estudo de acontecimentos curiosos observados que ocorriam normalmente ou por acaso

01 CD3- Em grande parte por acidente e por observação

01

CA4- Na evolução humana, as dificuldades fizeram o homem pensar em uma forma de evoluir para sobreviver

01 CD4- Quando o homem passou a ter noção da necessidade de descobertas para a sua sobrevivência e desenvolvimento da humanidade

01

CA5- Através de observação, leituras, discussões, hipóteses, etc.

01

CA6- Através da curiosidade de algum fenômeno observado que leva o cientista a estudar o que acontece, como acontece e para que pode ser útil

01

CA7- Com a consciência do homem do meio em que vivia, adquirida pela observação dos fenômenos

03 CD7- A partir da observação de fenômenos da natureza

01

CA8- A partir de observações de fenômenos e da necessidade de explicá-los

01 CD8- Na tentativa de explicação de assuntos como os fenômenos da natureza observados

01

CD9- Da aplicação de metodologias científicas direcionadas à aquisição do saber

01

CD10- Através do acaso, acidentalmente, pela observação e também a partir da intuição, atribuição de hipóteses e racionalização

04

CD11- A partir da observação, intuição, indução, experimentação e comprovação

01

CD12- Na tentativa do homem de entender e explicar racionalmente a natureza, formulando leis sobre a atuação humana

01

282

No primeiro momento, concepções empírico-indutivista sobre a origem do

conhecimento foram mais comuns (CA1, CA3, CA5, CA6, CA7, CA8). Nesta

perspectiva considera-se que as noções teóricas derivam indutivamente da observação

do mundo físico, dos fenômenos ou fatos; ‘o método empírico e o método

científico’(CA1) levam ao conhecimento científico. Inicialmente, apenas dois alunos

incluíram as hipóteses neste processo (CA2, CA5), enquanto que um deles considerava

que o conhecimento científico originava-se apenas de hipóteses (CA2).

No segundo momento, quatro respostas foram muito semelhantes às iniciais

(CD3, CD4, CD7,CD8), três delas revelando uma visão empirista-indutivista (CD3, CD7,

CD8) e revelando a forte influência do empirismo no ensino de ciências. Entretanto, 07

alunos deram respostas mais elaboradas (CD9, CD10, CD11, CD12), incluindo outros

elementos como a intuição (CD10, CD11), a racionalização (CD10, CD12), a

possibilidade de diferentes metodologias científicas (CD9) e revelando a incorporação

dos conteúdos epistemológicos discutidos, numa perspectiva mais racionalista. Uma

possível causa para o surgimento das novas categorias pode ter sido a discussão

travada nas primeiras aulas sobre a origem do conceito de átomo na antigüidade grega.

Como havíamos dito anteriormente, o atomismo foi um assunto retomado em vários

momentos do nosso curso. Argumentamos que, apesar da impossibilidade de

visualização dos átomos, esta idéia/conceito foi racionalmente concebida pelos

atomistas gregos (Leucipo e Demócrito). Existe o reconhecimento de que na ‘invenção’

deste conceito, a imaginação, a criatividade e a intuição foram tão importantes quanto

as observações dos fenômenos ou da natureza.

Na discussão sobre a origem dos primeiros conhecimentos químicos destacamos

também a diferença entre saberes técnicos e conhecimento científico, onde os

283

primeiros resultavam de um trabalho mais artesanal e individualizado. As técnicas

empíricas se constituíam em conhecimentos derivados diretamente das práticas e

experiências, não sendo obtidas de explicações teóricas e não estando ainda

penetradas do conhecimento científico (GRANGER, 1994).

[...] o que hoje chamamos técnicas constitui verdadeiros saberes, que não poderiam, por outro lado, ser identificados com as ciências, de que não possuem nem o caráter desinteressado, nem a virtude demonstrativa, ou pelo menos explicativa;[..] (GRANGER, 1994, p.25)

Granger (1994) considera que a ciência é uma representação abstrata da

realidade, buscando a sua compreensão através de uma linguagem específica pautada

na utilização de sistemas simbólicos.

A partir desta discussão se tornou muito importante debater a concepção de

ciência, porque uma das nossas questões problematizadoras para esta categoria

epistemológica era: qual a sua concepção de Ciência? A Tabela 9 apresenta as

respostas nos dois momentos da investigação.

284

Tabela 9 - Concepção de ciência (alunos de QUI 040) Pergunta: Qual a sua concepção de Ciência?

Categorias Antes

No alunos

Categorias Depois

No alunos

CA1- Ciência é o estudo profundo de alguma coisa que se deseja saber

02 CD1- Ciência é o estudo aprofundado de alguma coisa

02

CA2- É o estudo dos fenômenos da natureza, do que nela existe, que nos rodeia e das suas transformações

03 CD2- A ciência é o estudo dos fenômenos da natureza e suas transformações.

02

CA3- Ciência é tudo que ajuda a desenvolver algo que possa contribuir para a humanidade

01 CD3- Ciência é o estudo direcionado, que nos ajuda no desenvolvimento da humanidade

01

CA4- Ciência seria o estudo do Universo em geral, a partir de observações, experimentos, etc.

01 CD4- Ciência seria o estudo do Universo em geral, envolvendo várias áreas do saber e diferentes métodos para se chegar a produção de conhecimento

01

CA5- Ciência é a arte de estudar, analisar algum sistema com objetivos definidos

01

CA6-Ciência é uma área de estudo, como por exemplo a Química e a Física

02

CA7- Observação, explicação, hipótese, questionamento, descrição

01

CA8- Ciência é estudo, pesquisa, desenvolvimento de idéias, descobertas etc.

01

CA9- A ciência é uma investigação feita a partir de observações

01

CD10- Ciência é a busca do conhecimento, de algo que se quer conhecer mediante caminhos mais confiáveis

03

CD11- A ciência é um conjunto de conhecimentos sistematizados, obtidos metodicamente em diferentes épocas

01

CD12- É o processo histórico de busca do homem de se aprimorar, evoluir, pesquisar, etc., levando ao conhecimento

02

CD13- A ciência é uma das formas de conhecimento produzidas pelo homem, sendo determinada pelas suas necessidades materiais em cada momento histórico

02

No primeiro momento, a maior parte dos alunos (09 alunos) considerava a

ciência como estudo, pesquisa ou investigação, seja da natureza, do Universo ou de

285

fenômenos naturais, visando a compreensão ou explicação destes (CA1, CA2, CA4,

CA5, CA8, CA9). Outras concepções identificadas foram da ciência como área de

estudo (CA6) ou como um método (CA7). Como já era esperado, as respostas

revelaram que existia uma diversidade de visões sobre o que é a ciência, com o

predomínio de concepções simplistas. Estes resultados estão totalmente de acordo com

os inúmeros trabalhos de pesquisa sobre esse tema divulgados na literatura consultada

(Capítulo 4), bem como com as concepções que detectamos entre os alunos ingressos.

Mesmo percebendo a importância conferida à ciência, questionamos a visão de

Ciência apenas como investigação racional da natureza ou disputa racional entre

teorias concorrentes, que tem como objetivo principal o conhecimento da natureza. Esta

contestação, se apoia nas idéias de filósofos da ciência como Kuhn (1996) e

Feyerabend (1989), que consideram que o conhecimento científico nem sempre está

condicionado a fatores racionais. Kuhn (1996) afirma que a ciência procede de um

modo não totalmente racional, na maioria das vezes, sofrendo influência de diversos

fatores: sociais, ideológicos, econômicos, religiosos, etc.

Na nossa discussão, tomamos como referência a concepção de homem como

ser cultural, tendo como pressuposto que a natureza é constituída pelo ser humano em

seu ambiente natural. O ser humano, portanto, é um ser natural, além de um indivíduo

social que vai além das suas necessidades biológicas quando produz cultura de forma

universal. O ser humano tem como características a inquietação e curiosidade que o

levam a modificar a natureza, alterando a si próprio nesta interação e assim produzindo

conhecimento.

Reconhecemos a ciência como uma das formas de conhecimento produzida pelo

homem no decorrer da sua história, determinada pelas suas necessidades materiais em

286

cada momento histórico. A ciência como processo, certamente inclui os seus produtos

como hipóteses, leis, teorias etc., que vão justificar a atuação humana, na tentativa de

entender e explicar racionalmente o mundo natural em sua complexidade, através de

atividades metódicas (ANDERY et al., 1988).

Considerando a ciência como uma atividade social complexa, entendemos que

no processo de seu desenvolvimento três dimensões intimamente relacionadas estão

envolvidas e se modificam historicamente: o modo de produzir bens materiais, o modo

dos homens se relacionarem na sociedade e o modo de produção do conhecimento.

Analisando as respostas dos alunos no segundo momento, percebemos alguns

pontos positivos. Novas categorias surgiram, correspondendo 08 respostas (CD10,

CD11, CD12, CD13), revelando concepções mais elaboradas de ciência, que passou a

ser reconhecida como uma atividade histórica, como um processo de busca do

conhecimento que pode acontecer por diferentes caminhos (métodos) (CD10), que

devem ser confiáveis. No segundo momento, a historicidade do conhecimento científico

foi explicitada por cinco alunos em suas respostas (CD11, CD12, CD13).

A concepção de ciência também pode estar relacionada à discussão sobre como

demarcar o que é científico e o que não é científico. Certamente, esta é uma questão

polêmica e evidentemente relacionada com a própria concepção de ciência adotada. No

trecho a seguir identificamos esta preocupação entre alguns alunos da equipe E2,

quando discutiam sobre se a psicologia era uma ciência ou não.

- Psicologia é ciência? (A2)

- Eu não vejo a psicologia como uma ciência, ela é muito subjetiva(A2)

- A psicologia é considerada hoje como a ciência do comportamento(A1)

287

- Mas... o comportamento não é o mesmo para todas as pessoas? (A2)

- Vocês estão querendo dizer que a ciência pode ser subjetiva?(A9)

- Não, a ciência é objetiva.(A2)

- Então como é que vocês estão dizendo que a psicologia é uma ciência, se ela é

subjetiva?(A9)

- A ciência, ela pode ser subjetiva e objetiva ao mesmo tempo(A1)

- Eu não vejo a psicologia como ciência porque ela é subjetiva.(A2)

- A química é o estudo da matéria, só que ela usa métodos científicos e as outras não,

né.... (A9)

- A ciência é uma atividade do homem, portanto pode ser subjetiva(A1)

- Algumas pessoas usam o termo ciência para dizer que é verdadeiro o que elas estão

afirmando, as pessoas podem falar mas às vezes não podem comprovar, aí utilizam o

termo ciência para dizer que aquilo que elas afirmam é verdadeiro. As pessoas estão

querendo globalizar o termo ciência para provar que o seu estudo é verdadeiro e tem

base científica. Mas a ciência só pode afirmar quando ela comprova, ela não vive de

suposições(A2)

- Concordo que os padrões são necessários para se chegar aos objetivos, o

balizamento é necessário(A1)

Após tal discussão que envolveu questões relacionadas à primeira categoria

epistemológica, percebemos que os alunos A2 e A9 ainda questionavam o papel da

subjetividade na produção do conhecimento científico, enquanto que o aluno A1 tentava

resgatar o lado humano da ciência. A superioridade que costuma ser conferida ao

conhecimento científico dificulta a sua percepção como uma construção dos próprios

288

homens. Os alunos A2 e A9 defendiam a objetividade dos cientistas, mas não fizeram

referência à importância da imaginação e criatividade nas pesquisas, em especial,

naquelas que levam a inovação ou a ruptura com uma base interpretativa dominante, o

que Thomas Kuhn denominou de revolução científica (KUHN, 1996).

O aluno A1 lembra a necessidade de parâmetros para se alcançar os objetivos.

Mesmo com o reconhecimento que a ciência hoje se faz sem parâmetros universais,

não existe o abandono da exigência de critérios que possam nortear a produção do

conhecimento científico.

Para fomentar a discussão ainda sobre os critérios de demarcação da ciência,

formulamos a questão problematizadora a seguir (Tabela 11), que foi discutida usando

como contexto histórico o período da alquimia. A nossa intenção era levantar as

opiniões dos alunos sobre este assunto, antes que acontecesse o estudo sobre a

alquimia.

A nossa experiência didática demonstrava que entre os alunos que se

matriculavam em História da Química predominava uma visão distorcida da Alquimia,

como um tipo de prática sem significado científico e repleta de charlatanismo e magia.

Outra concepção comum era a de uma pseudo-ciência, cabendo aos alquimistas mais o

papel de mágicos do que de cientistas. Estas concepções não se diferenciavam muito

daquelas que identificamos entre os alunos que ingressavam no curso de Química,

como foi visto anteriormente (p.265). O levantamento prévio realizado com os alunos de

História da Química (QUI 040) confirmou a presença de uma imagem distorcida da

Alquimia (Tabela 10).

289

Tabela 10 - Alquimia como ciência

Pergunta: A alquimia se constituía numa ciência? Explique. Sim/Não Categoria No

Alunos Não C1- Seria uma corrente filosófica oculta 01 Não C2- A alquimia não explicava o porque dos fatos, dos fenômenos e nem

cuidava da propagação 02

Não C3- Os alquimistas descobriam as coisas de uma forma empírica, sem provar a descoberta

01

Não C4- A alquimia não tinha conhecimentos prévios, eles foram surgindo ao acaso

01

Não C5- Era baseada apenas na observação 01 Não C6- Não apresentava um embasamento metodológico, científico e didático 01 Não C7- Quem sabe era uma pré-ciência 01 Sim C8- Estudava os problemas relacionados com o conhecimento no sentido

de obter materiais existentes 01

Sim C9- Produziu conhecimentos 01 Sim C10- Porém não se reconhecia a alquimia como ciência 01

Nas respostas anteriores (Tabela 10) identificamos alguns critérios que os alunos

utilizaram para distinguir o que eles imaginavam ser científico e que caracterizava a

ciência em contraposição à alquimia, como:

• explica o porquê dos fatos e fenômenos e divulga as explicações (C2);

• descobre coisas não só de forma empírica e ‘prova’ as descobertas (C3);

• não se baseia apenas na observação (C5);

• possui conhecimentos prévios (C4);

• apresenta embasamento metodológico (C6);

Estas respostas revelam, em alguma medida, uma visão de Ciência como meio

de descobrir o que existe no mundo (desvelamento da natureza) ou de explicação dos

fenômenos, na busca de provas ou ‘verdades’, demonstrando a presença de

concepções realistas ingênuas.

A confiança no método que a ciência utiliza é um importante critério de

demarcação considerado no entanto, quando mapeamos as concepções sobre este

290

tema no estudo piloto realizado no segundo momento, percebemos a relativização

deste critério na discussão sobre a alquimia acontecida em uma das equipes. Os

alunos foram identificados pela simbologia ‘APN’ onde:

AP= aluno do estudo piloto e N= número de identificação de cada aluno.

- Eu acho que sim, a ciência ela tem um objetivo e a alquimia tinha objetivos e trabalhou

para obter e atingir estes objetivos e além disso ...(AP6)

- Além disso, ela tinha métodos (AP1)

- Tinha métodos e tinha conhecimentos para obter determinados resultados(AP6)

- Eu acho que ela era ciência porque tinha estes três pontos: objetivos, método e

conhecimento. Analisando os resultados, o que eles realmente descobriram e a

contribuição dada à ciência, a partir daí a gente já pode considerar mesmo como uma

ciência. Antes, quando eu não conhecia nada sobre alquimia, porque eu conhecia ela

como uma forma de bruxaria, porque eu não sabia de nada, mas agora depois das

leituras e dessa aula ficamos sabendo que eles (os alquimistas) descobriram alguns

elementos, as aparelhagens que eles utilizavam, algumas técnicas como a destilação e

o banho maria e os fenômenos que eles observavam, imaginando que acontecia a

transmutação dos metais menos nobres para ouro ou prata. Assim, na verdade, eles

observavam os fenômenos e como não entendiam como a gente entende hoje, eles

imaginavam que estava havendo a transmutação de uma forma para outra.(AP1)

- Eles não tinham ainda o conhecimento da estrutura e das reações químicas e

analisavam da maneira que eles achavam que era correta na época(AP5)

- Na realidade estava havendo uma transformação, mas não de um metal menos nobre

para outro mais nobre(AP1)

291

- No contexto do conhecimento que eles tinham naquela época, considero que era uma

ciência. Hoje é que se critica, ou não se vê que algumas coisas que eles faziam estava

fora da realidade, porque hoje a gente já tem um conhecimento mais avançado, mas

naquela época não se sabia as coisas que a gente sabe hoje (AP5)

- Eles deram os primeiros passos para a química chegar aonde está hoje(AP1)

- Porque a química pegou aquilo de bom ou de real que a alquimia tinha e desprezou a

parte que era fantasiosa ou simbólica (AP5)

Neste momento, nos pareceu que esses alunos apresentavam uma visão

contextualizada da Alquimia, reconhecendo a sua importância histórica na constituição

da Química Moderna. Na turma de 2005.1, nesta dimensão, o resultado foi muito

semelhante, revelando que os alunos passaram a perceber a necessidade de

flexibilização nos critérios utilizados para demarcação da ciência. O nosso objetivo era

que eles manifestassem uma visão histórica da Alquimia, a partir de uma releitura

crítica do período medieval, contextualizando os alquimistas e a Alquimia naquele

período e reconhecendo a sua contribuição para a constituição da Química Moderna.

No trecho a seguir, a historiadora da Química brasileira Ana Maria A. Goldfarb,

em quem nos apoiamos no nosso trabalho e nas discussões em sala (Quadro 3),

reconhece a importância da Alquimia.

Os estudiosos de nosso século, dedicados à história da ciência e, particularmente, da alquimia, partem, na maioria das vezes, do pressuposto de que não foi a ignorância, irracionalidade ou obscurantismo das culturas que nos precederam o que preservou a alquimia. Mas, ao contrário, foi exatamente nos períodos em que mais se valorizou o conhecimento da natureza onde a alquimia floresceu[..] (GOLDFARB, 1987, p. 265)

292

8.2.2 Segunda categoria epistemológica: a dinâmica da ciência

e os seus produtos

A segunda categoria epistemológica investigada foi a dinâmica da ciência e os

seus produtos. Esta categoria foi subdividida em quatro dimensões consideradas em

diferentes contextos históricos (Quadro 5):

Quadro 5 – Segunda categoria epistemológica:

Segunda categoria epistemológica

Dimensão da análise Contextos históricos

A dinâmica da ciência e

os seus produtos

As metodologias científicas A transição da alquimia para a química

moderna

A dinâmica da ciência e

os seus produtos

A experimentação na

produção do conhecimento

científico

As revoluções científicas nos séculos

XVI e XVII

A dinâmica da ciência e

os seus produtos

A relação entre hipóteses,

leis e teorias

A teoria do flogisto ou flogístico;

As leis de combinação química e a

hipótese atômica no século XIX

A dinâmica da ciência e

os seus produtos

O contexto da descoberta

científica

A origem do conceito de átomo e do

atomismo daltoniano

A concepção de que existe um método é uma deformação presente tanto entre

professores quanto entre alunos dos cursos das ciências (GIL-PÉREZ et al., 2001).

Para averiguar a idéia dos alunos sobre o assunto, usamos a questão a seguir:

293

Tabela 11 - O método científico e as etapas deste método Pergunta: Existe um método científico. Se a sua resposta a pergunta anterior for afirmativa, quais as etapas envolvidas neste método? Momento

Antes Justificativa/Etapas No

Alunos Momento

Depois Justificativa/Etapas No

Alunos Existe CA1-Levantamento de

hipóteses, experimentação, verificação das hipóteses; conclusão

01

Existe CA2- Programação, sistematização e controle

01

Existe CA3- Parte-se da observação, depois a experimentação

01

Existe CA4- Observação das transformações; investigação das causas; divulgação do conhecimento adquirido

01

Existe CA5- Observação ou idéia; pesquisa; seleção de material; experimento e/ou observação; levantamento de hipóteses; experimentos; conclusões; teoria; lei

01

Existe CA6- Observação, análise e reprodução

01

Existe CA7- Pesquisa; observação; experimentação

01

Existe CA8- Teorização, experimento; formulação de hipóteses e observações

01

Existe CA9- Observação; experimentação; proposição de hipóteses e conclusão

01

Sim CA10- Embora cada área tenha um método

01

Não CA11- Existem vários métodos

01

Não CD12- Vários métodos são possíveis nas diferentes áreas e períodos históricos

09

Inicialmente (Tabela 11), apenas um aluno entre os dez presentes nesta aula,

respondeu negativamente a questão (C11). Ele justificou a sua resposta informando

294

que anteriormente havia feito uma leitura sobre o caráter histórico do método científico,

o que o levou a assumir uma opinião diferente dos demais colegas. Na categoria C10

temos uma contradição, porque embora o aluno tenha respondido afirmativamente, sua

justificativa admite diferentes métodos a depender da área. Como já era esperado,

cerca de 90 % dos alunos (10) achava que existia um único método científico, embora

divergissem quanto às possíveis etapas desse método. O método científico costuma ser

visto como uma maneira segura de se chegar ao conhecimento científico (MOREIRA,

1993; GIL-PÉREZ et al., 2001).

A concepção de que o método científico começa na observação (CA3, CA4,

CA5, CA6, CA9) ou tem esta etapa como indispensável para a produção de

conhecimento (CA3, CA4, CA5, CA6, CA7, CA8, CA9), ficou evidente na maior parte

das respostas. A idéia predominante é que o fenômeno fala por si só, o mais importante

é saber a melhor forma de olhar para chegar ao seu desvelamento.

A experimentação também foi uma etapa bastante citada refletindo a força da

epistemologia empirista no ensino de ciências (CA1, CA3, CA5, CA7, CA8, CA9).

Apenas um aluno considerava que o método científico iniciava-se com a colocação de

hipóteses (CA1), enquanto um outro achava que iniciava com a teorização (CA8).

295

Os alunos não reconheciam a dependência que a observação tem da teoria, não

se dando conta que o percebido não depende apenas da realidade externa, mas dos

conhecimentos prévios e da nossa bagagem teórica. A não separação entre

pressupostos teóricos e observacionais foi defendida por vários filósofos da ciência pós-

positivistas como: Popper (1983; 2001), Kuhn (1996), Hanson (1975), Feyerabend

(1989), entre outros.

Durante o curso tomamos as idéias de Francis Bacon, que defendia a

observação neutra como origem do conhecimento científico para discutir e questionar o

caminho empirista-indutivista de chegar às teorias, indo do particular ao geral.

Chamamos a atenção sobre a influência dessas idéias e do positivismo comtiano no

ensino de ciência, em relação à aceitação de um método científico estruturado

rigidamente. Losee (1998) lembra que o empirismo e a indução predominaram até o

início do século XX, tendo servido de base ao positivismo. A filosofia positivista

defendia que a ciência devia se basear na observação direta dos fatos e não nas

hipóteses.

No momento pós discussão, todos os alunos presentes na aula (09)

reconheceram a existência de vários métodos científicos e o caráter histórico destes

métodos (CD12).

No diálogo gravado após as leituras e discussões em sala detectamos que houve

uma maior adequação nas concepções sobre o método científico dos nossos alunos,

em todas as equipes. Esta foi uma das dimensões em que aconteceu uma maior

transformação em relação às idéias iniciais. Tomamos o diálogo gravado na equipe E1

para exemplificar esta afirmação:

296

- O método científico, ele não é um único e eles (os métodos) se transformam, ao meu

ver, no decorrer da história (A10)

- Eu sempre pensei que existia um método científico, depois que li o texto, eu não

continuo pensando num método científico fixo, único, mas existem métodos, maneiras

de se chegar aos resultados e não etapa por etapa (A7)

- Talvez, cada área da ciência tenha algumas determinações específicas, maneiras

diferentes de pesquisar (A13)

- Quando se fala em um método fica parecendo que é uma seqüência lógica, e não tem

isto, se pode começar de trás para frente ou de frente para trás, ou do meio, cada um

vai fazer as suas observações e análises(A7)

- Isto não quer dizer que você sempre vai chegar a um resultado final satisfatório, você

pode errar, não é um método no sentido que você seguindo etapa por etapa você vai

chegar a um resultado vitorioso (A7)

- Na verdade o tal método científico é um prato feito né..., no entanto o conhecimento é

produzido através de tentativas, acertos e erros (A10)

- E pode-se errar(A7)

Nesta discussão evidencia-se o reconhecimento destes alunos da inexistência de

um único método científico, rígido e infalível e o caráter histórico que caracteriza os

vários métodos. O aluno A7 explicitou na sua fala, que as leituras realizadas o levaram

a modificar as suas concepções prévias sobre esta questão. Outro ponto lembrado pelo

aluno A7 é a possibilidade de erros no processo de construção do conhecimento

científico, tão importantes quanto os acertos.

297

Considerando a provisoriedade da verdade científica e a sua dependência do

contexto histórico, Bachelard (1986) reconhece que, mesmo tendo a pretensão de ser

verdadeiro, o discurso científico é produzido graças aos inúmeros erros que acontecem

no processo de construção das ciências. A epistemologia bachelardiana,

diferentemente das epistemologias positivistas que valorizam a verdade, defende a

importância do erro e da busca da retificação na construção do conhecimento científico.

Consideramos que a história dos erros, tanto quanto dos acertos deve ser incorporada

ao ensino de ciências.

Para aprofundar o conhecimento da dinâmica da ciência, formulamos outra

questão problematizadora solicitando aos alunos a definição de experimento. O papel

da experimentação na produção do conhecimento científico tem sido um assunto

amplamente discutido na educação científica (HODSON, 2000; GIORDAN, 1999; GIL-

PÉREZ et al., 2002). Esta discussão, que tem se apoiado na teoria do conhecimento,

influenciou no modo como se compreende a experimentação, que passou a ser

reconhecida como um processo de natureza social, técnica e cognitiva (GIORDAN,

1999). No âmbito da epistemologia empirista-indutivista, outra importante questão é a

defesa da observação e da experimentação como base segura para o conhecimento

científico. A imagem de ciência que tem na experimentação a essência da sua atividade

tem sido considerada uma visão deformada da atividade científica que, no entanto,

encontra-se amplamente difundida no ensino tradicional de ciências (GIL-PÉREZ et al.,

2002). As respostas à questão formulada estão na Tabela 12 a seguir:

298

Tabela 12 - O conceito de experimento

Pergunta: Na sua opinião o que é um experimento?

Categorias Antes

No alunos

Categorias Depois

No alunos

CA1- É a verificação de hipóteses levantadas através da reprodução dos fenômenos para observação

01

CA2- É a visualização de algo 01 CA3- É o uso de alguma técnica experimental, baseada em alguma teoria, para provar essa própria teoria

01

CA4- É testar algo para se obter algum resultado, a partir de conhecimentos prévios.

01

CA5- É um procedimento utilizado para obtenção de dados qualitativos e/ou quantitativos a respeito de vários estudos

01 CD5- Ação para elucidar fatos, através de manipulação de materiais e/ou substâncias ou levantamento de dados

01

CA6- É uma hipótese ou observação que é analisada para tentar explicar um fato

01

CA7- Algo que se faz, procurando comprovar teorias

01 CD7- É uma forma de colocar em prática uma teoria, uma forma de concretizar

02

CA8- È um fenômeno ou algo a ser observado

01

CA9- É a tentativa de explicar e reproduzir determinada reação química

01

CA10- É a materialização das teorias e hipóteses

01

CA11- Forma de concretizar uma hipótese através de testes para obtenção de resultados

01

CA12- Um tratamento prático envolvendo tentativas para repetir um determinado fenômeno

01

CA13- Execução de tarefas para obtenção de informações, tanto para a obtenção de algo novo ou que já existe

01

CD14- É a organização de ações planejadas que podem envolver observação direta ou indireta para provar a veracidade ou falsidade de uma hipótese, estabelecer relações entre fenômenos e resolver problemas

03

CD15- São procedimentos metódicos para verificação de hipóteses para testar e comprovar observações feitas

02

CD16- É a investigação empírica de fatos e/ou hipóteses, através da produção ou reprodução dos fenômenos para comprovar ou tirar conclusões sobre prognósticos ou observações prévias

05

299

No momento inicial, as concepções de experimento eram dispersas revelando

maior influência do empirismo-indutivismo sobre as mesmas. Predominaram as idéias

de experimento como: verificação de hipóteses (CA1, CA6, CA11), comprovação

empírica de teoria(CA3, CA7, CA10), execução de técnicas empíricas, procedimentos,

práticas ou tarefas, (CA3, CA5, CA12, CA13) entre outras. Alguns problemas como a

indistinção entre experimento e visualização de fenômenos (CA2) ou a consideração de

que o experimento é igual ao próprio fenômeno visualizado (CA8) foram identificados.

Os alunos não explicitaram o reconhecimento da necessidade do controle na execução

de um experimento. Estas concepções revelam a influência das idéias da corrente

lógico-positivista nas práticas pedagógicas da área de ensino de ciências,

predominantes até a década de sessenta do último século (XX). Comte (1990), por

exemplo, questionava a Teologia e a Metafísica e considerava que a exploração direta

dos fatos observados fortalecia as explicações positivas.

É nas leis dos fenômenos que consiste realmente a ciência, à qual os fatos propriamente ditos, por mais exatos e numerosos que possam ser, nunca fornecem senão materiais indispensáveis. Ora, considerando a destinação constante destas leis, pode-se dizer sem exagero algum que a verdadeira ciência, muito longe de ser formada por simples observações, tende sempre a prescindir, tanto quanto possível, da exploração direta, substituindo-a por essa previsão racional que constitui, sob todos os aspectos, o principal caráter do espírito positivo[...] (COMTE, 1990, p. 18)

A experimentação costuma ser vista como legitimadora do conhecimento

científico porque se considera que os dados obtidos deste processo são confiáveis e

possibilitam o entendimento do fenômeno em questão. O questionamento a esta visão,

no entanto, é altamente desejável.

300

Três novas categorias foram identificadas no segundo momento (CD14, CD15,

CD16) expressando uma concepção de experimento mais elaborada e reconhecendo a

sua importância no teste de hipóteses, além de uma maior convergência nas respostas

dadas. Contudo, nessa discussão, não observamos nenhuma referência dos alunos à

necessidade de controle na experimentação. (Tabela 12).

Nos trechos das falas gravadas na equipe E2, no segundo momento do trabalho,

notamos algumas modificações nas concepções iniciais: (a seguir)

- Eu acredito que experimento seja uma organização né..., de ações. Agora eu fico

meio em dúvida....(A9)

- Agora uma coisa é certa, ele (o experimento) tem como objetivo provar uma

hipótese, seja ela verdadeira ou falsa (A2)

- Eu já ia dizer isso, a verdade ou a falsidade de uma hipótese. Exatamente, agora

vamos juntar aqui algumas idéias, seria uma organização de ações planejadas

que podem envolver observações direta ou indireta, não é ...(A9)

- Com o objetivo de provar?(A3)

- Sim, com o objetivo de verificar a veracidade ou a falsidade de uma hipótese(A9)

- E também pode estabelecer relações entre fenômenos (A3)

- Restabelecer ou estabelecer, porque restabelecer é estabelecer uma coisa que

já estava estabelecida..., e aí? (A9)

- Mas, pode ter uma teoria equivocada com relação a um fenômeno. O

experimento ele pode favorecer, justamente fazendo a relação correta, vamos por

assim entre aspas.(A2)

301

- Então a gente pode colocar assim: é uma organização de ações planejadas que

podem envolver observações direta ou indireta com o objetivo de comprovar a

veracidade ou a falsidade de uma hipótese, obter dados ou estabelecer relações

entre fenômenos (A9)

O aluno A2 reconhece que a experimentação é guiada por uma hipótese,

mesmo expressando a idéia de que a hipótese deve ser ‘provada’, o que denota

uma expectativa verificacionista. Numa perspectiva mais racionalista, o aluno A9

afirma que a hipótese tanto pode ser comprovada como falseada, reconhecendo

que as hipóteses podem ser testadas por tentativas de falsificação, que podem

envolver testes de confirmação, seja negativa ou positiva. Estas falas podem ter

sido influenciadas pelas discussões em sala. Em alguns episódios nos reportamos

a idéia de Popper (2001) que considera que a experimentação não deve acontecer

no sentido de confirmação de hipóteses, mas na perspectiva de retificar possíveis

erros contidos nessas hipóteses conduzindo inclusive, à formulação de novas

hipóteses.

Em outras palavras, não exigirei que um sistema científico seja suscetível de ser dado como válido, de uma vez por todas, em sentido positivo; exigirei, porém, que sua forma lógica seja tal que se torne possível validá-lo através do recurso a provas empíricas, em sentido negativo: deve ser possível refutar, pela experiência, um sistema científico empírico [...] Antes de tudo, poderá parecer teimosia sugerir que a Ciência de que, supõe-se, devemos esperar informações positivas, seja caracterizada pela obediência a um requisito negativo, como a refutabilidade

(grifo nosso) (POPPER, 2001, p.42; 43).

302

Outro ponto a ser destacado na fala do aluno A9 é o reconhecimento de

que a experimentação pode envolver observação direta ou indireta, revelando

algum entendimento de que a observação científica não corresponde à

observação direta feita no quotidiano. As observações científicas costumam ser

ações que necessitam de algum tipo de planejamento para que as percepções

aconteçam de forma adequada, podendo envolver também, observações indiretas.

Embora o ato de olhar seja função da visão, a nossa percepção envolve todos os

sentidos, podendo o instrumento ou equipamento intermediar este processo, o que

implicaria numa observação indireta. A observação de um fenômeno pressupõe a

sua iluminação com uma série de conhecimentos teóricos.

No seu livro O Racionalismo Aplicado (1977), Bachelard discute sobre a

percepção relacionada com a experiência científica:

A vista não é necessariamente a boa avenida do saber. Seu privilégio, evidente na experiência vulgar, deve portanto ser denunciado. A vista dá-nos a preço baixo um ser-no-mundo. Esse ser não é, afinal, senão um ser visto de frente. È preciso haver outros conceitos além dos conceitos “visuais” para montar uma técnica de agir cientificamente-no-mundo e para promover à existência, mediante uma fenomenotécnica, fenômenos que não estão naturalmente-na-natureza. Só por uma desmaterialização da experiência comum se pode atingir um realismo da técnica científica (BACHELARD, 1977, p.137) (Grifo nosso)

No contexto histórico que se constituiu a partir do século XVI, incluindo o

período de transição da alquimia para a química moderna, as explicações

fornecidas pela ciência passaram a ser aceitas como superiores, em

contraposição às pseudociências e às especulações. Considerava-se que as

explicações científicas baseavam-se em rigorosas observações dos fenômenos,

303

que poderiam conduzir indutivamente às teorias científicas. O empirismo

possibilitava uma demarcação nítida entre o metafísico e o científico.

O ensino tradicional das ciência acontece em torno dos produtos da ciência

como: hipótese, experimento, lei, teoria etc. Embora estes conceitos sejam

amplamente utilizados, os seus significados não são discutidos. Em contraposição

a essa situação usamos vários contextos históricos para subsidiar a discussão

sobre a dinâmica da ciência, entre eles: a teoria do flogisto e o seu

questionamento, a relação entre as leis de combinação química, a hipótese

atômica daltoniana e as controvérsias relacionadas com a aceitação do atomismo

no século XIX. A terceira dimensão analisada dentro dessa categoria

epistemológica teve como questão problematizadora a possível diferença entre lei

e teoria. A concepções identificadas nos dois momentos pré e pós discussão

podem ser vistas a seguir (Tabela 13).

304

Tabela 13 - Diferença entre lei e teoria científica (alunos de QUI 040) Pergunta: Qual a diferença entre teoria e lei (científicas)?

Categorias Antes

No alunos

Categorias Depois

No alunos

CA1- A teoria compreende diversas leis, sendo mais abrangente; a lei por sua vez se restringe a um fenômeno ou fato mais restrito

01

CA2- A teoria envolve raciocínio desenvolvido das observações, enquanto a lei é comprovada e deve ser seguida

01

CA3- Lei é uma fórmula para ser seguida baseada em uma teoria que é baseada em fatos, observações, hipóteses

01

CA4- A lei é um conhecimento estabelecido e comprovado, e a teoria não

01

CA5- A teoria reúne as bases para compreender o fenômenos, a lei é o enunciado deste fenômeno

01

CA6- Lei é a teoria aprovada e a teoria é o experimento aceito

01

CA7- Não há diferença, uma complementa a outra

01

CA8- A teoria é caso particular e a lei a generalização

01

CA9- As leis são teorias cientificamente comprovadas

01

CA10- A lei é a consolidação da teoria que é a tentativa de explicar a hipótese e requer pesquisa e experimentação

01

CA11- A lei é uma proposta de validar uma hipótese e a teoria é a tentativa de consolidar a lei

01

CA12- A lei surge para confirmar a teoria 01 CA13- A teoria é uma explicação minuciosa e a lei é uma fórmula que prova que uma teoria é verdadeira

01

CA14- A teoria é constituída por leis 01 CD15- A teoria tenta explicar os fenômenos

e prever novos fatos; a lei descreve, define, conceitua, estabelece parâmetros ou limites

01

CD16- A teoria explica uma lei ao propor um mecanismo que responda pelas regularidades. A lei descreve fatos, já a teoria explica estes fatos

05

CD17-A teoria é uma explicação para fenômenos observados, já a lei é uma afirmação que organiza informações sobre o fenômeno estudado na teoria

03

CD18- A teoria é a confirmação da explicação do fenômeno, a lei é o conhecimento sobre o fenômeno

01

CD19- A lei descreve e a teoria explica, interpreta os fenômenos ou o que a lei descreve; porém não há uma ordem rígida

01

CD20- A lei é uma proposição lógica de uma observação. A teoria confirma a lei, incluindo sua explicação.

02

305

Comparando as concepções pré e pós-discussão, percebemos que nenhuma

categoria inicial foi identificada no segundo momento, o que evidencia uma maior

compreensão dos alunos sobre os conceitos de lei e teoria. Inicialmente, predominavam

concepções dispersas e equivocadas sobre a diferença entre lei e teoria, a exemplo da

idéia de que “a lei é uma teoria cientificamente comprovada” (CA6, CA9) ou que existe

uma espécie de maturação, partindo-se dos fatos observados e racionalizados chega-

se às teorias e estas se consolidam como leis (CA10). Estas concepções expressam a

crença numa possível hierarquização entre esses dois produtos da ciência. Além disso,

um aluno achava que não existia diferença entre lei e teoria (CA7) ou que a lei é uma

fórmula (CA3, CA13). Em alguma medida, uma parte dos alunos (05) atribuía um maior

valor às leis do que às teorias (CA2, CA4, CA6, CA9, CA12).

No segundo momento a idéia que passou a predominar foi de que a teoria

explicava os fatos e fenômenos que eram descritos ou afirmados de forma organizada

pelas leis (CD15, CD16, CD17, CD19, CD20). A existência de uma hierarquização entre

a lei e a teoria foi atenuada. Nas falas a seguir encontram-se alguns desses pontos de

vista.

“A teoria explica uma lei, ao propor um mecanismo que responda pelas

regularidades. A lei descreve fatos, já a teoria explica estes fatos”(CD16)

“A lei descreve e a teoria explica, interpreta os fenômenos ou o que a lei

descreve; porém não há uma ordem rígida”. (CD19)

Na nossa discussão sobre a teoria do flogisto, enfatizamos a importância das

diferentes teorias na produção do conhecimento científico. Deixamos claro que as

teorias tanto quanto as leis são produtos e ferramentas da ciência; uma não se torna a

outra quando mais evidências são acumuladas. Concordamos com os questionamentos

306

feitos no âmbito da filosofia da ciência sobre a existência de uma hierarquização entre

as duas: teorias e leis.

Para que fosse compreendido o significado de hipótese, fizemos uma ampla

discussão tendo como contexto histórico as dificuldades de aceitação da hipótese

atômica no século XIX. Enfatizamos a importância de se reconhecer a existência de

controvérsias científicas no processo de desenvolvimento da ciência que evidencia uma

perspectiva humana da atividade científica. No trecho gravado na equipe E3, no

período ‘pós-discussão’, algumas transformações nas concepções iniciais relativas a

este tema foram percebidas:

- Hipótese é uma explicação provisória de uma fenômeno estudado, as hipóteses

devem ser investigadas com novas observações ou com a realização de novas

experiências.(A4)

- Realmente é uma explicação provisória (A5)

- O próprio nome já diz, hipótese é uma explicação provisória. Já a lei é uma

afirmação que organiza as informações sobre os fenômenos que se repetem

regularmente, sempre que são observados nas mesmas condições. (A11)

-Teoria, é quando o cientista consegue explicar satisfatoriamente um fenômeno

estudado, num determinado contexto.(A4)

- Acho que não tem uma ordem, mas a lei normalmente antecede uma teoria. A

teoria é uma explicação ordenada do fenômeno.(A5)

- Um exemplo de lei, por exemplo é a de Lavoisier: “Sempre que realizamos uma

reação química num recipiente fechado a massa se conserva na reação

química”(A4)

307

- A teoria é a confirmação da explicação do fenômeno e lei são informações sobre

aquele fenômeno, sendo que a teoria irá concretizar estas explicações, estes

conhecimentos do fenômeno.(A5)

- A lei é uma afirmação que organiza as explicações, quando um cientista está

pesquisando sobre um fenômeno ele chega a uma boa explicação, quando ele

consegue ter uma explicação sobre o que ele está pesquisando, sobre o

fenômeno observado aí digamos que é a teoria e a lei confirma esta teoria.(A4)

- Teorias e leis são idéias só que organizadas.(A11)

- A Ciência destaca e valoriza os conhecimentos.(A4)

Na discussão anterior, notamos que a maior parte dos alunos incorporou a idéia

de que as teorias são formas de explicações de fenômenos ou eventos situadas

historicamente, como identificamos na fala do aluno A4.

Quando discutimos sobre a teoria do flogisto deixamos claro a importância das

teorias em cada contexto histórico e o caráter provisório das explicações científicas.

Mostramos que mesmo uma teoria considerada errada, de acordo com a nossa

racionalidade contemporânea, teve a sua importância naquele contexto, explicando

muitos fenômenos e produzindo novos conhecimentos científicos que ainda podem ser

significativos hoje. A provisoriedade das teorias científicas, tanto quanto das verdades

científicas pode ser evidenciada nos debates em sala, em especial nas discussões que

envolveram as controvérsias científicas.

Algum resíduo de valoração na comparação entre lei e teoria ainda pode ser

identificado quando, ao fim de uma das suas falas, o aluno A4 afirma que a lei confirma

a teoria.

308

Nas nossas discussões argumentamos quanto à inexistência de hierarquização.

Usamos as leis de combinação químicas de Lavoisier, Proust, Richter e Gay-Lussac e a

teoria atômica para discutir a diferença entre leis e teorias. Argumentamos que a teoria

atômica de Dalton possibilitou a compreensão de algumas leis de combinações

químicas já explicitadas e sugeriu novas investigações que levaram a outras leis.

De certa forma, o aluno A11 apresentou uma perspectiva mais racionalista para

a sua compreensão do significado de leis e teorias quando afirmou que: “teorias e leis

são idéias só que organizadas”.

A percepção da importância e provisoriedade das hipóteses foi uma

característica identificada nas concepções manifestadas no segundo momento.

Consideramos que este fato está intimamente ligado à ampla discussão acontecida em

sala, após a leitura do material didático sobre as controvérsias do atomismo no século

XIX. Como foi visto no Capítulo 6, a não aceitação da realidade atômica legitimou o

‘status’ de hipótese conferido ao atomismo daltoniano no referido século. Os grandes

obstáculos presentes no contexto da justificação da teoria atômica no século XIX, não

impediram a sua continuidade no cenário científico do século XX e o amplo

reconhecimento, tanto pelos físicos quanto pelos químicos da sua importância como

teoria científica.

O reconhecimento de posições conflituosas no processo de produção do

conhecimento científico envolvendo a competição entre teorias científicas pode ajudar

na percepção da complexidade da ciência possibilitando a sua desmistificação. As

teorias químicas são conjecturas racionais elaboradas para descrever e explicar a

estrutura e comportamento dos materiais e das substâncias. Nesse momento,

buscamos também, construir uma visão de desenvolvimento científico oposta à idéia de

309

uma seqüência linear e acumulativa, defendida pelas escolas positivistas e neo-

positivistas.

Considerando ainda a discussão sobre este assunto, destacamos o diálogo

gravado na equipe E2, a seguir:

- Lei e teoria não é a mesma coisa, olha que isso é muito complicado...,(A9)

- Mas as teorias também se modificam, porque a teoria de Dalton também se

modificou (A2)

- A teoria explica a lei (A9)

- A teoria explica a lei propondo mecanismos (A2)

- A teoria seria para explicar as leis porque ela ordena, unifica, interpreta …(A3)

- A lei descreve regularidades, ou uma norma dentro de um determinado contexto

(A2)

- A teoria seria um conjunto de conhecimentos que procura organizar de maneira

racional, unificando, interpretando e explicando em um certo domínio de

fenômenos ou acontecimentos (A3)

- A teoria explica a lei, mas as leis não explicam as teorias(A9)

- Mas ele (Dalton) não tinha ainda um conhecimento, ele veio a ter conhecimentos

baseados no mundo, ele desenvolveu a teoria que vai explicar esta lei(A2)

- A teoria ela vai explicar a lei ao propor um mecanismo que responde pelas

regularidades descritas pela lei(A14)

- A lei descreve uma fato, já a teoria explica o fato cientificamente(A3)

310

Os alunos desta equipe discutiam sobre a teoria de Dalton e a explicação que ela

possibilitou para algumas das leis de combinação química, reconhecendo a

provisoriedade desta teoria. As explicações para as generalidades já explicitadas nos

enunciados das principais leis de combinação química foi um dos grandes méritos

desta teoria. Nesta discussão, percebemos que estes alunos tentavam organizar e

sistematizar suas idéias, no sentido de compreenderem a diferença entre lei e teoria.

Consideramos que a compreensão da teoria como uma forma de explicação dos fatos e

fenômenos e da lei como descrição de regularidades observadas em fenômenos

relacionados, pode ser considerada positivamente considerando às idéias iniciais

identificadas (Tabela 13).

A percepção da dificuldade de aceitação de novas teorias foi explicitada pelo

aluno AP1, na sua fala a seguir. Ele comenta sobre as dificuldades de aceitação do

atomismo daltoniano, reconhecendo a influência da comunidade científica neste

processo:

O atomismo de Dalton, por exemplo, enfrentou muitas controvérsias antes de chegar realmente ao que nós temos hoje. Porque é muito difícil, realmente, uma nova teoria ser aceita quando existe uma outra anterior que consegue explicar os fenômenos que são observados. O fato de uma nova teoria explicar um maior número de fatos[...] no entanto, toda teoria tem a sua limitação. Ela pode explicar muita coisa, mas sempre tem algum detalhe que ela não consegue explicar e aí sempre aparece outra teoria que vai conseguir explicar aquilo; mas não é fácil para uma nova teoria ser logo aceita de imediato. Eu diria que tem muita influência dos cientistas que estão envolvidos. Existem alguns cientistas que são muito influentes e aí eles abraçam uma determinada teoria e, com o surgimento de uma nova eles não aceitam de imediato, isto prejudica muito o desenvolvimento e a aceitação da nova teoria de uma forma ampla e pode atrapalhar muito.(AP1)

Outra importante questão no âmbito da epistemologia relacionada à dinâmica da

ciência é a questão da descoberta científica. Este é uma assunto pouco discutido nos

311

cursos de ciência, predominando em geral, a idéia de que os principais conceitos

científicos são descobertos por cientistas, grande parte das vezes a partir de

observações neutras da natureza (Capítulo 3).

Para averiguar o pensamento dos alunos sobre este assunto usamos uma

questão problematizadora sobre a origem do conceito de átomo (Tabela 14).

Tabela 14 - O contexto da descoberta científica

Pergunta: O que você sabe sobre a origem do conceito de átomo?

Ategorias Números de alunos C1- A primeira idéia de átomo surgiu na Grécia Antiga, com os filósofos Leucipo e Demócrito, como a menor partícula indivisível

03

C2- A idéia surgiu com Dalton, que imaginou o átomo como uma bolinha indivisível

01

C3- Foi descoberto na Grécia 01 C4- Teve sua origem na Grécia e foi proposto por um filósofo observando a manifestação da natureza e algumas experiências

02

C5- Surgiu das pesquisas de alguns cientistas como Rutherford, Thomson, Dalton etc.

01

C6- Surgiu através de experiências e do uso de métodos científicos

01

C7- O conceito de átomo era a menor porção da matéria

01

C8- Surgiu pela necessidade que alguns filósofos tinham de explicar o porque de um dado material, quando triturado ficar cada vez menor

01

Nas categorias identificadas (Tabela 14) aparecem concepções que

consideravam que o conceito de átomo foi descoberto (C3) ou originou-se da

observação, da experimentação ou da pesquisa (C4, C5, C6). Esta é uma característica

da epistemologia empirista, fundamentada no indutivismo ingênuo que reconhece as

teorias e conceitos como derivadas imediatamente dos fatos. No entanto, 04 alunos

(C1, C2) fizeram referência ao conceito de átomo como uma idéia, o reconhecendo,

possivelmente, como uma idealização. Um dos alunos referiu-se ao conceito de átomo

como uma idéia de Dalton, originalmente, não a reconhecendo como uma criação dos

312

filósofos gregos Leucipo e Demócrito. Acreditamos que essas concepções são muito

influenciadas sobre a forma como os livros didáticos abordam a origem destes

conceitos, com uma forte influência da epistemologia empirista-indutivista.

Não é muito comum que os alunos compreendam os conceitos científicos como

idealizações que se constituem em construções teóricas que podem ser concebidos ou

excluídos em diferentes momentos da História da Ciência. O conceito de átomo por

exemplo, foi racionalmente criado como um conceito filosófico, na antigüidade grega.

Uma brilhante antecipação teórica que alguns séculos depois obteve a sua validação e

reconhecimento como conceito científico de fundamental importância.

O trecho a seguir foi retirado de comentário de uma das nossas alunas que

participou do estudo piloto, nas entrevistas realizadas ao final da disciplina.

Percebemos uma perspectiva mais racionalista e contextualizada nas suas idéias sobre

este assunto.

-“A observação é muito relevante para a produção do conhecimento científico, mas não

é a única forma, realmente esta produção pode acontecer com base em idéias, vimos

muitos exemplos, como o próprio Dalton. Antigamente se tinha aquela coisa muito

fechada, muito rigorosa com relação à importância das suposições e intuições, estas

contribuições não eram muito valorizadas. Mas a gente percebe que as suposições de

Dalton levaram as explicações de muitas coisas hoje na química. Agora eu entendo que

não era apenas a partir das observações, embora a gente esteja acostumado a ver isto

na nossa realidade, mas pelos exemplos que nós já estudamos, vimos que vários

cientistas partiam de idéias surgidas e que a intuição e as hipóteses são muito

importantes também.”(AP1)

313

8.2.3 Terceira categoria epistemológica: a ciência e a representação

da realidade

Um dos focos de investigação na Epistemologia da Química tem sido as

representações feitas pelos cientistas dos vários aspectos do mundo para diferentes

propósitos. O interesse nesta questão é uma conseqüência do largo uso de modelos e

outros ‘construtos’ teóricos como instrumentos da educação científica.

Existe o reconhecimento de que os estudantes de ciência possuem não somente

teorias e conceitos distorcidos sobre alguma matéria específica estudada, como

também concepções epistemológicas ingênuas e equivocadas que precisam ser

repensadas. Uma sugestão para enfrentar este problema seria a inclusão no ensino

sobre as ciências da questão da natureza e uso dos modelos científicos e didáticos.

Alguns educadores atribuem a este tema uma importância tão grande que

defendem um conceito de ciência como “processo de construção de modelos

conceituais preditivos” (GILBERT, 1991)

Para investigar esta questão e ter acesso ao entendimento que os estudantes

possuíam sobre o conceito de modelo e o seu uso na ciência formulamos duas

questões. A ciência e a representação da realidade foram tomadas como terceira

categoria epistemológica que incluiu duas dimensões de análise: a natureza dos

modelos e o seu uso na ciência. O contexto histórico discutido envolveu o atomismo no

século XIX e as controvérsias que aconteceram na comunidade científica para a

aceitação da teoria atômica naquele período. (Quadro 6)

314

Quadro 6 – Terceira categoria epistemológica

Terceira categoria epistemológica

Dimensão da análise Contextos históricos

A ciência e a

representação da

realidade

A natureza dos modelos

Científicos

Controvérsias sobre o atomismo no

século XIX

A ciência e a

representação da

realidade

O uso dos modelos

científicos

Controvérsias sobre o atomismo no

século XIX

A palavra modelo é amplamente utilizada, seja no nosso cotidiano ou mesmo no

âmbito das várias ciências e do ensino de ciências. Vários significados são atribuídos a

esta palavra, sendo o mais comum deles o de representação concreta de alguma coisa,

justificando o fato de muitos estudantes considerarem que modelos são cópias da

realidade.

No âmbito da ciência e da filosofia da ciência, não existe um significado único

para a palavra modelo. A noção de modelo científico tem estado muito ligada a de

teoria. No entanto, discussões mais recentes têm culminado com o reconhecimento das

suas especificidades, apontando para a necessidade de independência na formalização

de ambos (GIERE, 2004).

Galagovsky e Adúriz-Bravo (2001) consideram que os modelos contêm

articulações de um grande número de hipóteses de um altíssimo nível de abstração e

com um alto grau de formalização, entretanto na Química isto nem sempre é válido.

Para os químicos os modelos são representações não somente de objetos, mas de

eventos, processos ou idéias. Estas representações podem acontecer de forma

concreta, verbal, visual ou matemática (JUSTI; GILBERT, 2003).

315

Os modelos são importantes ferramentas usadas em inúmeras explicações

científicas. Inicialmente, os modelos surgem de idéias na mente dos indivíduos. Assim

sendo, independente da forma como um modelo possa ser expresso por uma pessoa,

ele existe inicialmente como um modelo mental. Modelos mentais são representações

internas, individuais, idiossincráticas e incompletas que os estudantes possuem,

fortemente dependentes das suas idéias intuitivas e influenciando na aprendizagem. Os

estudos no campo da psicologia cognitiva passaram a considerar que a apropriação de

qualquer aspecto da realidade supõe a sua representação, ou seja, a construção de um

modelo mental desta realidade (ÁDURIZ-BRAVO, 2002).

Galagovsky e Adúriz-Bravo (2001) classificam os modelos em dois tipos:

• os de sentido comum: construídos individualmente a partir da experiência cotidiana

e das interações sociais; têm uma base no realismo ingênuo e são

predominantemente figurativos e “quase-pictóricos”;

• os científicos: construídos pela ação conjunta da comunidade científica usando

ferramentas poderosas que possibilitam recortar a realidade considerada

teoricamente relevante. Este processo envolve, além do recorte, a abstração,

simplificação, reestruturação, analogia que darão lugar ao sistema a ser

representado.

Grande parte da atividade do cientista consiste na construção de modelos que

servem de representação dos fenômenos estudados. A integração desses modelos em

teorias científicas possibilita a resolução de inúmeros problemas.

O papel da idealização e dos modelos no ensino de ciências são questões de

grande importância na epistemologia da química e que merecem ser discutidas no seu

ensino. Alguns autores têm discutido a importância de um ensino centrado na

316

modelação para a aprendizagem de conceitos científicos no ensino superior e a

necessidade do desenvolvimento de estratégias adequadas para ajudar neste processo

(GRECA; SANTOS, 2005).

Os modelos utilizados na Química muitas vezes são representações pictóricas

de fenômenos microscópicos inobserváveis ou conceitos abstratos. Tais

representações quando convertidas no sistema de signos fundamental para modelação

passam a se constituir em modelos analógicos (GRECA; SANTOS, 2005). Os modelos

analógicos são modelos didáticos que possibilitam ao aluno o acesso aos saberes

científicos através de níveis de pensamento mais concretos e melhor assentados em

sua estrutura cognitiva.

Para levantar a concepção de modelo de nossos alunos, solicitamos que eles

definissem um modelo científico (Tabela 15).

317

Tabela 15 - A concepção de modelo científico (alunos de QUI 040)

Pergunta: Como você define um modelo científico?

Categorias Antes

No Alunos

Categorias Depois

No alunos

CA1- É uma estrutura delimitada para se obter um perfil de um determinado objeto de estudo

01

CA2- É um desenho ou figura que representa a forma estrutural de algo que não pode ser observado a olho nú

01

CA3- Algo que foi experimentado, deu certo e deve ser seguido

01

CA4- É um objeto para ser reproduzido como imitação

01

CA5- É algo estabelecido criteriosamente, dentro de um determinado contexto

01

CA6- É uma representação 01 CD6- É a representação de algo (conceito, teoria etc.)

01

CA7- Uma referência tomada como exemplo, ou padrão a ser seguido

02 CD7- É tudo que serve de parâmetro, algo padronizado que serve de referência

02

CA8-Um instrumento usado para representar algo ou um fato

01

CA9- É uma forma ou algo estruturado com características próprias

01

CA10- É a representação de uma teoria

01

CD11- É uma forma de representação de determinados conceitos químicos

02

CD12- É uma ferramenta que tenta representar uma realidade mais complexa que não pode ser diretamente visualizada

01

CD13- É uma forma material, concreta ou esquemática de demonstrar ou representar conceitos, teorias, etc.

02

CD14-É uma forma de representação que possibilita a ilustração de certas teorias

01

CD15- È um tipo de representação simples e compreensível de um fenômeno, entidade etc., na tentativa de explicar o mesmo

01

CD16- É uma forma de representar algo complexo, que não pode ser visualizado, de forma simples e compreensível a todos

04

318

Inicialmente, as respostas dos alunos foram muito dispersas, o que dificultou o

agrupamento em categorias emergentes com características comuns. Dois alunos

(CA6, CA10) definiram explicitamente o modelo como representação, no entanto, um

deles (CA10) foi mais específico, considerando como representação de uma teoria.

Dois outros alunos consideravam o modelo como desenho ou instrumento que

representa algo que não pode ser visto (CA2, CA8). A diversidade de entidades que

podem ser modeladas não parecia ser reconhecida. Duas outras idéias foram

identificadas: a reprodução de algo como uma imitação (CA4) ou um padrão ou

referência tomada para ser seguida (CA7).

No segundo momento as respostas foram mais convergentes predominando a

idéia de modelo como uma ferramenta ou forma de representar ou como um tipo de

representação, seja de fenômenos, entidades, conceitos ou teorias (CD11, CD12,

CD14, CD15). Dois alunos consideraram como uma forma material (concreta) de

representar conceitos ou teorias (CD13). Neste momento, dois alunos ainda

explicitaram a idéia mais próxima do senso comum de modelo como um padrão a ser

tomado como referência (CD7). Detectamos um maior número de alunos que passaram

a ter um conceito mais adequado de modelo científico.

Debatendo sobre a possível realidade dos átomos, registramos o seguinte trecho

da discussão em uma das três equipes que participaram do estudo piloto, após o

trabalho em sala de aula e as leituras dos textos:

- Eu defendo que o átomo existe, agora eu não posso afirmar que é da forma que eu

idelizei o meu modelo. Não posso, porque o modelo que eu tenho hoje, amanhã pode

estar esgotado e a gente ainda está falando da mesma coisa. Olha o que o professor

319

disse, os objetos são históricos, sujeitos e objetos são históricos, então eu acho que ele

existe mas não é da maneira que eu...(AP4)

- Pode até ser, na realidade o que a gente não pode hoje é comprovar (AP8)

- Você pode sentir os seus efeitos,.... mas eu sei que ele existe.(AP4)

- Eu acho que existe, eu acho(AP8)

- Na ciência não existe isto, ou é ou não é...., se elabora um modelo, que pode ser

aceito ou não(AP4)

- Mas lembra que você mesmo disse: se não provarem, de repente é porque ele não

existe(AP8)

- Se deixar de existir vai passar a existir alguma outra coisa, (AP4)

- Para nós que trabalhamos com química, se chegarmos aqui e disserem que o átomo

não existe, cai o mundo da gente. Eu acredito piamente, agora a certeza absoluta

agente não tem (AP8)

- Eu vou viajar agora, mas, eu acredito que se derrubarem o conceito de átomo vão

inventar alguma outra coisa para colocar no lugar(AP4)

- Se eu tiver que apostar, eu aposto que ele existe, agora a certeza absoluta agente

não tem.(AP8)

- Eu também tenho esta mesma idéia sobre a existência do átomo, eu acho que o

átomo existe até que se prove ao contrário, porque os átomos são básicos para explicar

muitas coisas do cotidiano. Estamos sempre voltando para o átomo para tentar explicar

porque o CO2 a temperatura ambiente é um gás, enquanto outras substâncias, como

por exemplo, ácido sulfúrico é um líquido, você tem de ir lá para estrutura atômica. Lá

você tem explicações detalhadas.(AP7)

320

Na discussão anterior, notamos que os alunos expressaram a crença na

realidade do átomo, ainda manifestando uma visão realista ingênua. Nesta visão

acredita-se que a realidade existe independentemente da nossa cognição e que as

entidades teóricas da ciência são reais e devem descrever o mundo como ele

realmente é.

Entretanto, os alunos reconheciam a necessidade de modelos para intermediar

esta suposta entidade (o átomo) visualizada através de artifícios tecnológicos e que tais

modelos não são definitivos ’[...] porque o modelo que eu tenho hoje, amanhã pode

estar esgotado e a gente ainda está falando da mesma coisa.’(AP4)

O reconhecimento da importância do conceito de átomo na fundamentação

teórica da Química atual também ficou evidente quando o aluno afirmou: ‘[...]se

chegarmos aqui e disserem que o átomo não existe, cai o mundo da gente’.(AP8)

A historicidade do conhecimento científico foi também expressa na afirmação do

aluno AP4: ‘Olha o que o professor disse, os objetos são históricos, sujeitos e objetos

são históricos [...]’. Mesmo se remetendo a autoridade do professor, o aluno expressa a

sua percepção na mutabilidade do conhecimento científico.

Muitos campos conceituais da Química sofreram poucas transformações teóricas

à luz da Teoria Quântica. Como conseqüência, grande parte dos conteúdos de Química

do ensino médio e dos primeiros anos do ensino superior são embasados em modelos

fortemente realistas, necessitando do uso de representações pictóricas para a sua

compreensão. Nesta abordagem, o átomo é compreendido como um sistema material,

concreto e realista e este tipo de modelo é utilizado para a compreensão de outros

conteúdos químicos.

321

Comentando sobre a influência do realismo na Química, Bachelard consegue

expressar em poucas palavras, a sua forte presença na produção do conhecimento

químico: “A experiência química aceita tão facilmente as proposições do realismo, que

não se sente a necessidade de a traduzir numa outra filosofia” (BACHELARD, 1991,

p.50). Este filósofo propõe a distinção entre “real científico” e o “real dado” ou aparente,

onde o segundo é o próprio fenômeno ou evento, sendo relacionado ao senso comum.

Contudo, a compreensão do conceito de real científico necessita da noção de

“fenomenotécnica” (p.302), porque é na relação sujeito-objeto mediada pela técnica que

o real científico se concretiza. O real científico pressupõe um nível de realismo mais

sofisticado que rompe com o empirismo que caracteriza as primeiras impressões.

A importância dos modelos na epistemologia da química é amplamente

reconhecida, portanto, existe a necessidade de se discutir o uso de modelos e da

modelagem na educação em ciências (DEL RE, 1998; ERDURAN, 2001; GIERE, 2004;

SCERRI, 2000, 2001; PIETROCOLA, 1999; SILVA, 1999). Levando em conta esta

questão, formulamos a pergunta sobre o porquê dos modelos científicos serem usados

na ciência. O nosso objetivo era fazer o aluno compreender melhor a natureza dos

modelos.

A Tabela 16 a seguir, apresenta as respostas dos alunos nos dois momentos pré

e pós discussão em sala.

322

Tabela 16 - O uso de modelos científicos na ciência

Pergunta: Por que os modelos são usados na ciência?

Categorias Antes

No alunos

Categorias Depois

No alunos

CA1- Porque obedecem a regulamentos padronizados que permitem seguir a metodologia científica

01

CA2- São utilizados para o estudo de transformações provenientes de partículas que são invisíveis.

01

CA3- Para dar base para o conhecimento humano

01

CA4- Servem para reproduzir teorias

01

CA5- Possibilita a busca de novos métodos e teorias

01

CA6- Para facilitar a compreensão e a aprendizagem de conceitos e teorias

03 CD6- Para demonstrar de uma melhor forma os conceitos e/ou teorias científicas

01

CA7- Possibilita novas descobertas 01 CA8- Para contextualizar a ciência 01 CA9- Para representar o que não pode ser visualizado

01 CD9- Para justificar e representar fatos que só podem ser explicados através de entidades que não podem ser visualizadas

03

CA10- Para explicar a regularidade de determinados acontecimentos

01

CD11- Para especificar algo que se tem como referência

01

CD12- Para se tentar explicar através de representações, entidades ou fenômenos

05

CD13- Para que possamos visualizar acontecimentos, materializar formas através de desenhos, esquemas tendo como objetivo principal simplificar

01

CD14- Permite se fazer novas descobertas ou aprimorar aquelas já existentes

01

CD15- Possibilita a estratificação do conhecimento, permitindo seu melhor entendimento

01

CD16- Para proporcionar uma compreensão mais adequada e mais acessível da realidade, de uma forma consensual

01

De início, os alunos imaginavam o uso de modelos para ajudar no entendimento

ou explicação de alguma coisa (conceitos, teorias, acontecimentos, transformações

323

etc.), possibilitando a fundamentação da ciência (CA2, CA5, CA6, CA8, CA10). Três

respostas consideravam o uso dos modelos numa perspectiva de investigação ou

estudo ‘na busca de novos métodos, teorias e descobertas’ (CA2, CA5, CA7).

No segundo momento, quatro alunos deram respostas muito semelhantes

àquelas iniciais (CD6, CD9). A maior parte dos alunos não manifestou o

reconhecimento da importância dos modelos como suporte para a criatividade e

produção de novos conhecimentos, mantendo concepções que consideram que os

modelos possibilitam a explicação de fenômenos, acontecimentos, entidades não

visualizadas, conceitos, teorias etc., através das suas representações (CD9, CD12,

CD13). Apenas um aluno (CD14) explicitou esta perspectiva quando afirmou: ‘Permite

se fazer novas descobertas ou aprimorar aquelas já existentes’. Outro aluno manteve

uma compreensão muito próxima do senso comum quando afirmou que o modelo é

usado “Para especificar algo que se tem como referência” (CD11).

A análise desta categoria epistemológica (terceira) nos surpreendeu, uma vez

que, imaginávamos que haveria, em maior extensão, a explicitação de concepções

realistas mais críticas; o que não aconteceu. Consideramos que neste caso houve uma

menor incorporação dos conteúdos discutidos nas concepções identificadas no

segundo momento, o que nos estimula a sugerir, em outra oportunidade, um

aprofundamento na investigação destas dimensões, com o intuito de encontrar meios

de superar esta dificuldade.

Consideramos que, em outro momento, na nossa abordagem sobre as

controvérsias do atomismo no século XIX, precisaremos ter uma atenção especial na

apresentação do antiatomismo, direcionando a discussão para ajudar na compreensão

do átomo na perspectiva do realismo crítico. Naquele século (XIX), no ambiente da

324

Química Clássica, considerava-se que as hipóteses, inclusive a atômica, devessem ser

verificadas pelos sentidos, supondo-se que o mundo natural era estruturado de forma

compatível aos nossos sentidos; a clareza de uma concepção era avaliada pela

possibilidade de sua representação.

No século XX, a Teoria Quântica se constituiu fundamentada na impossibilidade

de visualização do átomo. Mesmo que, em alguns momentos tenhamos lembrado que a

teoria quântica mudou radicalmente a compreensão do que chamamos átomo hoje, os

alunos não manifestaram durante a discussão, a percepção da necessidade de uma

construção mais racionalista para o atual modelo de átomo.

Nos parece que é muito forte no ensino da Química a opção pelo realismo

ingênuo em relação às representações químicas. Mesmo na Universidade, esta

situação parece ainda se manter. Esta é uma situação que se contrapõe à produção do

conhecimento químico ao longo da História que precisou romper, muitas vezes, com o

real dado e aparente. A frase de Bachelard a seguir expressa, de alguma forma, a

influência do realismo na cultura química: “[...] a filosofia química mergulhou sem

resistência no realismo. A Química tornou-se assim o domínio de eleição dos realistas,

dos materialistas, dos antimetafísicos” (BACHELARD, 1991, p.49).

Na Filosofia da Ciência contemporânea esta é uma discussão muito complexa e

que envolve a própria noção de ‘verdade’. Na perspectiva do realismo não

representativo, por exemplo, o mundo físico existe independente da nossa cognição; no

entanto esta tendência filosófica não considera que as teorias propostas descrevam

entidades do mundo, não incorporando uma teoria da verdade da correspondência.

Nesta perspectiva não existe a possibilidade de acesso ao mundo independente das

teorias (CHALMERS, 1995). Como vimos no Capítulo 3, esta é uma perspectiva

325

defendida pelas novas filosofias da ciência surgidas no século XX, fundamentadas em

filósofos como Hanson (1975), entre outros.

Mesmo reconhecendo o problema anterior, em uma das entrevistas que fizemos

com um aluno do estudo piloto ao fim da disciplina, percebemos uma perspectiva mais

racionalista em relação ao seu posicionamento sobre os modelos e a representação da

realidade. Parece existir a percepção de que os modelos construídos tentam se

aproximar da realidade, não sendo cópias de objetos reais.

Eu acho que a realidade existe e que ela está aí fluindo, porque agente percebe. O mais interessante e fascinante da ciência é que ela constrói modelos e quando você vai para a prática percebe que há uma correspondência, e eu vejo que esta correspondência está um pouco mais precisa hoje do que era no passado[...] Eu acho que os cientistas devem procurar esta correspondência das suas construções com a realidade, mas nem sempre ela corresponde. Porque nós somos limitados e qualquer instrumento que agente produza também é limitado, agente está procurando chegar próximo, se aproximar. O cientista visa uma aproximação com a realidade.(AP4)

8.3 Reflexões finais da primeira parte da investigação didática

O nosso estudo detectou que a compreensão da natureza da ciência durante a

formação inicial, não têm acontecido de maneira satisfatória. Mesmo considerando-se

que os alunos do curso de Química investigados não eram de uma mesma amostra,

percebemos que as concepções sobre a natureza da ciência levantadas não eram

muito diferentes entre os ingressos e os graduados.

O trabalho realizado na disciplina História da Química (QUI 040), fundamentado

numa abordagem explícita de questões epistemológicas, possibilitou alguns avanços

em relação as concepções iniciais detectadas entre nossos alunos. Concepções mais

elaboradas e menos ingênuas foram identificadas nos momentos posteriores ao

326

trabalho didático realizado em cada aula, a medida em que detectamos novas

categorias que refletiam posições mais racionalistas e contextualizadas sobre o

conhecimento científico.

Avaliamos positivamente a abordagem de controvérsias científicas na disciplina,

considerando que ela possibilitou, em especial, o reconhecimento da ciência como uma

atividade humana sujeita a erros e conflitos, além da percepção da provisoriedade do

conhecimento científico.

Mesmo levando em conta as dificuldades que os nossos alunos tinham de se

envolver nas discussões, principalmente quando toda a sala era convidada a participar,

consideramos que a metodologia usada na intervenção didática com discussões em

grupos menores após o debate ampliado, possibilitou uma razoável participação da

maior parte dos alunos nesse momento, registrada através de gravação mecânica. Uma

outra questão detectada foi a dificuldade explicitada por alguns alunos de realizarem

leituras em textos que abordavam questões mais filosóficas. Segundo os alunos, o

maior problema decorre da linguagem utilizada nestes textos, que não os é familiar. No

decorrer do processo, considerando estes fatos e com o intuito de minimizar as

dificuldades, tentamos trabalhar com textos mais simples e que possuíam uma

linguagem mais acessível.

Considerando os resultados obtidos, esta parte de nossa investigação confirmou

nossa expectativa inicial de que mesmo numa disciplina específica de História da

Química é possível introduzir conteúdos de Filosofia da Ciência, envolvendo os alunos

em discussões sobre este assunto e possibilitando uma maior compreensão da

natureza da ciência.

CAPÍTULO 9

CONTEXTUALIZAÇÃO HISTÓRICA DE CONCEITOS CIENTÍFICOS E APRENDIZAGEM

328

9 Contextualização histórica de conceitos científicos e aprendizagem

Como foi visto no Capítulo 2, a aproximação da História e Filosofia da Ciência do

processo de ensino e aprendizagem tem sido vista como uma importante alternativa

para a superação da crise detectada na educação científica nas últimas décadas.

Analisando possíveis contribuições da História e Filosofia da Ciência para a educação

científica, Matthews (1994) reconhece que ela pode possibilitar uma melhor

compreensão do conteúdo específico, ajudando na aprendizagem de grande

quantidade de fórmulas e equações que os estudantes repetem sem entender os

significados adequados.

No âmbito da Filosofia da Ciência existe o reconhecimento de que os conceitos e

teorias científicas sofrem modificações graduais ou radicais no decorrer da história

(KUHN, 1996; TOULMIN, 1972). Os conceitos são gestados dentro de uma base

interpretativa teórica e sua validação depende da adequação dos seus significados ao

quadro teórico em que se encontram inseridos e das relações estabelecidas com outros

conceitos. O estudo do contexto histórico em que um conceito foi construído e as

modificações sofridas no tempo, tendo como ponto de partida o referencial teórico

original, tem sido uma das importantes linhas de investigação na área da Didática das

Ciências.

Levando em conta o caráter relacional dos conceitos e que tais relações são

históricas; defendemos que a História e Filosofia da Ciência podem fornecer

informações importantes sobre como um conceito científico foi construído, modificado

329

ou ampliado, ajudando na discriminação de significados, no desenvolvimento e

enriquecimento conceitual e conseqüentemente, numa aprendizagem significativa.

Considerando esta situação e levando em conta as questões 3 e 5 formuladas

na Introdução (p. 23) do nosso trabalho, passamos a investigar a compreensão dos

nossos alunos de conceitos como a quantidade de matéria e o mol. Estes conceitos

foram escolhidos porque o conceito de mol surgiu num contexto de controvérsias

científicas que envolveu a aceitação do atomismo no século XIX. Por outro lado, o

conceito de quantidade de matéria proposto no século XX para substituir o número de

mol, tem enfrentado problemas para a sua consolidação nos meios acadêmicos.

Para facilitar a nossa investigação, desdobramos a problemática inicial em

cinco questões mais específicas apresentadas a seguir:

1. Que idéias têm os nossos alunos de química sobre os conceitos de quantidade de

matéria e mol?

2. Em que medida os significados que eles atribuem a este conceito estão de acordo

com as atuais recomendações da comunidade científica internacional representada

pela IUPAC?

3. Como os livros didáticos de Química Geral apresentam os conceitos de quantidade

de matéria e mol?

4. A apresentação destes conceitos nos livros didáticos de Química Geral tem

influenciado na compreensão destes conceitos?

5. Existiria alguma relação entre o desconhecimento da história destes conceitos e as

dificuldades de sua compreensão?

As respostas às questões anteriores, possivelmente nos permitirão chegar a

algumas conclusões sobre a relação entre a História e a Filosofia e a aprendizagem de

330

conceitos científicos. A nossa intenção era de verificar se o conhecimento da origem e

evolução dos conceitos de quantidade de matéria e mol poderia ajudar na compreensão

desses conceitos. Consideramos que as respostas a estas questões têm uma grande

importância didática e poderão ajudar no reconhecimento pela comunidade acadêmica,

da necessidade de uma maior valorização da historicidade dos conceitos no processo

de ensino e aprendizagem das ciências.

9.1 Os conceitos científicos de quantidade de matéria e mol

Entre os conceitos químicos que articulam o mundo empírico (macroscópico) e a

natureza íntima da matéria (mundo microscópico não visualizado diretamente, mas que

pode ser modelado) encontra-se um conceito fundamental e muitas vezes, pouco

compreendido: a quantidade de matéria. Este conceito é uma das sete grandezas que

constituem o Sistema Internacional de Unidades (SI),simbolizada por n e que tem como

unidade o mol (INMETRO, 2003). A introdução desta grandeza no SI sedimentou a

idéia, hoje consensual, de que a matéria macroscópica é constituída por entidades

elementares microscópicas (átomos, elétrons, íons, etc).

Até o século XIX, a matéria era caracterizada quantitativamente pelo peso (no

sentido de massa) e/ou pelo volume. Entretanto, o peso é uma força que, de acordo

com a segunda lei da mecânica clássica, é diretamente proporcional à massa. Por isso,

o peso pode ser empregado em lugar da massa, embora estas duas grandezas não

sejam idênticas. Por outro lado, o volume é a quantidade do espaço ocupado por um

dado corpo. Assim, a matéria era quantificada em termos macroscópicos, pelos efeitos

331

produzidos em balanças e, no caso de sistemas fluidos, pelo espaço ocupado em

equipamentos para medida de volume.

Com a consolidação do atomismo, na primeira metade do século XX, físicos e

químicos passaram a reconhecer a necessidade de uma outra grandeza quantitativa da

matéria, além da massa (peso) e do volume, nesse caso, associada às entidades

microscópicas elementares. Segundo Rocha-Filho (1988) o termo alemão inicialmente

usado para esta nova grandeza foi Stoffmenge. Em 1961, E. A. Guggenheim, publicou

um artigo, traduzindo este termo para o inglês como amount of substance. No francês a

expressão equivalente é quantité de matière, o que parece ter influenciado o nome

adotado no Brasil, quantidade de matéria, uma vez que matière pode ser traduzido para

o português tanto como matéria quanto como substância. Em língua espanhola e

inglesa, bem como em Portugal, o termo adotado é quantidade de substância.

Possíveis controvérsias a respeito da denominação correta da grandeza em foco

podem ser resolvidas pela distinção entre matéria e substância. Consideramos que

‘substâncias’ são modelos materiais relativamente simples, tendo por constituintes

microscópicos apenas um tipo de átomo ou de molécula ou ainda, grupos de íons

diferentes em proporções precisamente definidas, ou seja, um mesmo tipo de espécies

químicas1. Contudo, a maioria dos corpos materiais são misturas, portanto, não são

substâncias.

A idéia de matéria, por outro lado, inclui as substâncias e vai além, abrangendo

misturas de todos os tipos e sistemas submetidos a condições onde a maioria das

1 Adotamos os termos constituinte ou espécies químicas para designar as entidades elementares que constituem a matéria. Neste sentido, concordamos com ROCHA-FILHO et al. (1988) que consideram o constituinte como a unidade que dá identidade a uma substância ou “conjunto de átomos que caracteriza uma substância particular” e componentes como os átomos que formam os constituintes.

332

substâncias são instáveis, por exemplo, estrelas. É nesse sentido que consideramos a

denominação quantidade de matéria mais apropriada que quantidade de substância

porque, sendo mais abrangente, se aplica a todos os sistemas materiais e não apenas

às substâncias.

A quantidade de matéria é uma quantidade química (MILLS et al., 1993) que se

relaciona diretamente com os conceitos de massa, volume e número de entidades

elementares, fundamentando outros conceitos mais complexos de diversos conteúdos

químicos como: estequiometria química, concentração de soluções, equilíbrio químico,

etc., constituindo-se num importante pré-requisito tanto para a aprendizagem de

conhecimentos mais específicos, como para a resolução de alguns tipos de problemas

químicos.

9.2 A gênese do mol como quantidade macroscópica de matéria

Como foi visto no capítulo 6, o século XIX foi marcado pelo debate entre

atomistas e anti-atomistas. Assim, enquanto parte da comunidade científica

compreendia a matéria como constituída por entidades elementares microscópicas,

outros admitiam a teoria atômica daltoniana apenas como “uma hipótese útil, porém

impossível de ser demonstrada” (CHAGAS, 2003, p. 36). Em grande parte, a resistência

à aceitação dos conceitos de átomo e molécula estava relacionada com o caráter

hipotético destes conceitos relacionado a impossibilidade de sua observação direta e a

ausência de meios que possibilitassem inferências de sua existência a partir de outras

observações.

333

Naquele período, diversos programas de pesquisa anti-atomistas surgiram, a

exemplo do energeticismo, que defendia a termodinâmica como modelo de teoria

científica, que não necessitava de explicações mecânicas ou que se baseassem em

entidades hipotéticas.

Imerso neste ambiente e assumindo uma atitude anti-atomista, Ostwald adotou

em 1889, o termo Mol. (com um ponto após a palavra) como abreviatura de molécula-

grama, expressão que supostamente havia sido introduzida na Físico-Química por

Walter Nerst anteriormente. Posteriormente, o ponto indicativo da abreviatura foi

retirado (LYBECK et al. 1985 apud ROCHA-FILHO, 1988).

Ostwald reconhecia a utilidade da hipótese atômica, embora considerasse

átomos e moléculas como entidades teóricas e metafísicas, que não podiam ser

visualizadas nem provadas experimentalmente. Neste contexto, passou a fazer uso da

palavra mol considerando que não havia evidências científicas suficientes sobre a

existência de moléculas; portanto, a denominação mol era preferível a molécula-grama,

que referia-se a hipotéticas entidades microscópicas materiais. Ou seja: o significado

adotado para o mol valorizava o referencial macroscópico em oposição ao referencial

microscópico em que a molécula se enquadrava. O mol era identificado como uma

porção de matéria ou uma quantidade de massa (peso) química.

A palavra mol tem uma etimologia latina e significa pilha, monte grande ou

grande quantidade, portanto estaria mais adequado a um referencial macroscópico

expressando a idéia originalmente adotada de massa grande. O uso deste termo

aconteceu pela primeira vez quando Ostwald realizava experimentos de abaixamento

do ponto de congelamento de soluções de água oxigenada com o objetivo de

334

determinar o seu peso normal (FURIÓ; AZCONA; GUISASOLA, 1999). Neste contexto

ele fez uso do termo mol com um significado de peso2, definindo-o no trecho a seguir:

Assim, se tem constatado que, quando se dissolve em um litro ou 1.000 g de água um mol de uma substância qualquer (o peso normal ou molecular expresso em gramas deve-se denominar a partir de agora abreviadamente de mol), a dissolução resultante congela a –1,850°[...] (OSTWALD, 1902, p. 156, apud FURIÓ; AZCONA; GUISASOLA, 1999, p.362). (Tradução nossa)

O pensamento de Ostwald e a sua linguagem refletem o contexto histórico deste

período marcado pelo embate entre atomistas e equivalentistas acontecido,

principalmente, na primeira metade do século XIX. A identificação feita por Ostwald do

mol com o peso normal de uma substância expresso em grama, enquadra-se bem na

tradição equivalentista que identificava a quantidade de substância com o peso,

valorizando as grandezas macroscópicas e mensuráveis.

O Equivalentismo defendia que todos os problemas envolvendo o cálculo de

quantidades químicas poderiam ser resolvidos através de conceitos macroscópicos e

questionava a interpretação das combinações químicas tendo como base as hipóteses

introduzidas por Dalton e Avogadro. As idéias equivalentistas estavam em harmonia

com o pensamento positivista, que enfatizava a medida de propriedades visíveis e

mensuráveis a exemplo do volume e do equivalente. Nesse episódio percebe-se que o

forte comprometimento de cientistas com um determinado pensamento filosófico pode

dificultar a aceitação de novos conhecimentos científicos. (Capítulo 5)

A associação feita por Ostwald do seu conceito de mol com o peso legitimou

conceitos como: átomo-grama, molécula-grama, fórmula-grama, equivalente-grama,

2 Naquele período usava-se o termo peso atômico para designar o que hoje denominamos de massa atômica relativa, expressão atualmente recomendada pela IUPAC. O peso normal ou molecular é hoje denominado massa molecular.

335

etc., que foram muito utilizados na Química durante o século XX. Posteriormente,

tentou-se unificar as visões atomista e equivalentista nos cálculos químicos através

destes conceitos.

9.3 A constante de Avogadro: possibilitando a mediação entre

o macroscópico e o microscópico

Com a consolidação da teoria atômica e a aceitação de que a matéria era

composta por partículas microscópicas, retomou-se os conceitos de molécula-grama e

átomo-grama visando a determinação do número das partículas ou entidades

elementares (átomos, moléculas ou íons) relativos a estas grandezas. A relação do mol

com um número padrão de partículas parece ter acontecido no início do século XX,

articulação possibilitada pela determinação de um valor mais preciso da constante de

Avogadro (NA) (Capítulo 6).

Como visto no capítulo 6, a aceitação do atomismo de forma ampla aconteceu,

principalmente, a partir dos trabalhos feitos no início do século XX por Jean Perrin, que

levaram à determinação empírica e mais precisa da constante de Avogadro e estudos

sobre ionização de gases em tubos de descargas que culminaram com a descoberta

das partículas sub-atômicas.

As determinações da constante de Avogadro por Perrin tiveram como

fundamento a teoria cinético-molecular e empregaram diferentes técnicas

independentes que produziram resultados congruentes, servindo desse modo, como

comprovação da realidade atômica em uma variedade de fenômenos. Em 1910

336

Ostwald rendeu-se ao atomismo, admitindo a existência de fundamento para a teoria

corpuscular da matéria:

Eu estou hoje convencido que nós obtivemos recentemente a prova experimental da natureza discreta ou granular da matéria (...). Ter isolado e contado os íons gasosos de um lado (...) e, de outro, o acordo entre o movimento browniano e as exigências da hipótese cinética (...) permitem ao mais prudente dos sábios falar da prova experimental da teoria atômica da matéria. A hipótese atômica elevou-se portanto à categoria de uma teoria científica bem estabelecida (OSTWALD, 1910, apud OLIVEIRA, 1993, p.61)

A constante de Avogadro, que possui a unidade mol-1, expressa a relação entre o

número de entidades elementares microscópicas em uma amostra e a sua quantidade

de matéria, ou seja: NA é número de entidades elementares por mol de matéria. Desse

modo, estabelece a relação entre os mundos macroscópico e microscópico.

A determinação desta constante teve como precursor o número de Loschmidt,

obtido pelo pesquisador Joseph Loschmidt em 1865, como o número de moléculas

contidas em 1cm3 de gás, sobre condições físicas padrão. (HAWTHORNE JUNIOR,

1973). No século XIX, o cálculo do número de partículas contido em uma certa porção

de matéria era indireto e dedutivo, tendo o trabalho de Loschmidt sido uma referência

para outras determinações realizadas à época. Os métodos utilizados eram físicos e

não químicos e, além de indiretos eram altamente engenhosos em suas deduções que

utilizavam equações da teoria cinética molecular.

No século XX, graças aos avanços tecnológicos, as determinações de NA

passaram a ter em comum a comparação da propriedade de uma porção da matéria

com uma medida da propriedade individual do átomo ou molécula constituinte dessa

porção. Estas determinações tornaram-se cada vez mais precisas e a incerteza relativa

hoje é de 0,59 ppm. Uma firme articulação do número de Avogadro com o conceito

337

químico de mol aconteceu no século XX, graças à criação de muitos experimentos

possibilitados pelos avanços técnicos (HAWTHORNE JUNIOR, 1970, 1973).

A constante de Avogadro é uma grandeza obtida empiricamente, produto de um

número puro (6,02214199 x 1023) por uma unidade de medida (mol-1). O valor desta

constante hoje recomendado pode ser alterado se métodos mais precisos para

determinação do seu valor forem elaborados (ROCHA-FILHO; SILVA, 1991, 1995;

ROGADO, 2004).

9.4 A redefinição do mol e suas implicações

Segundo Dierks (1981), as discussões sobre as dificuldades no uso da

quantidade de matéria e do mol começaram a acontecer somente após a redefinição do

mol acontecida através da União Internacional de Física Pura e Aplicada (IUPAP)3 a

partir de 1957 e posteriormente, da União Internacional de Química Pura e Aplicada

(IUPAC), na década de sessenta. Estes acontecimentos revelaram alguns problemas

relacionados com a compreensão destes conceitos que anteriormente não eram

percebidos.

Em 1958 a IUPAP propôs a seguinte definição relacionando os dois termos:

1 mol (cujo símbolo é a própria palavra mol) é a quantidade de matéria que contém o mesmo número de moléculas (ou íons, ou átomos, ou elétrons) que existem em exatamente 16 g do isótopo do Oxigênio puro O16 (IUPAP, 1958 apud DIERKS, 1981, p. 146).

3 A IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry), a IUPAP(International Union of Pure and Applied Physics) e a ISO (International Standards Organization) são instituições internacionais que têm entre os seus objetivos a normatização e simplificação da linguagem científica utilizada no mundo inteiro.

338

Posteriormente uma nova definição foi apresentada pela IUPAC contendo novos

termos que introduziram modificações no significado anterior, numa tentativa de tornar

este conceito mais concreto através da precisão da natureza das entidades

elementares (FURIÒ; AZCONA; GUISASOLA, 1999). O mol passou a ser definido da

seguinte maneira:

O mol é a quantidade de matéria de um sistema que contém tantas entidades elementares como átomos de carbono-12 existentes em 0,012 kg do Carbono-12. Quando se utiliza o mol as entidades elementares devem ser especificadas e podem ser átomos, moléculas, íons, elétrons e outras partículas ou grupos específicos de tais partículas (MILLS et al., 1993, p.70).

A introdução da grandeza quantidade de matéria — ou seja, a restrição do

significado da expressão quantidade de matéria — e a redefinição do mol como

unidade de medida desta grandeza aconteceram ao mesmo tempo em que houve a

unificação das escalas de massas atômicas utilizadas por físicos e químicos, através da

adoção do nuclídeo (isótopo) do carbono 12 como padrão de massa atômica, a partir de

janeiro de 1962.

Em 1971, levando em conta as propostas da IUPAC, IUPAP e ISO (Organização

Internacional de Padronização), a 14a Conferência Geral de Pesos e Medidas

recomendou o uso do mol como uma unidade do Sistema Internacional (SI) para a

grandeza quantidade de matéria (ROCHA-FILHO, 1988; ROCHA-FILHO; SILVA, 1991).

A quantidade de matéria foi definida, portanto, como uma grandeza

macroscópica relacionada ao número de entidades microscópicas elementares contidas

em um corpo material. Seu valor é expresso na unidade denominada mol, que

corresponde a 6,022 . 1023 entidades elementares materiais.

339

Admitindo-se como pressuposto que toda porção macroscópica de matéria é

constituída por entidades elementares microscópicas, é lógico que a quantidade de

matéria deva ser medida em termos da quantidade dessas entidades elementares. Este

é um ponto de vista privilegiado para o estudo dos sistemas materiais porque ao

raciocinar em termos dos constituintes da matéria podemos compreender, explicar e

prever o comportamento de porções macroscópicas, tal como acontece nas fábricas e

laboratórios. Portanto, não se trata de uma conceituação científica vazia de valor social

e operacional.

As grandezas massa e volume não são as mais adequadas para o estudo da

matéria. Uma reação química adquire uma representação mais simples quando as

quantidades de matéria são expressas em mol, em lugar de quilograma ou metro

cúbico.

O volume de um corpo é o espaço ocupado pelo corpo, vale dizer, o espaço

ocupado pelo conjunto de seus constituintes. Daí a relação direta entre volume e

quantidade de matéria: quanto maior a quantidade de matéria, maior o volume do corpo

e vice-versa. Entretanto espaço e constituição da matéria são propriedades totalmente

distintas.

A massa de um corpo, medida em balanças como peso, refere-se à interação

gravitacional do corpo com a Terra. Logo, a massa não é igual a quantidade de matéria

cuja medida independe da existência da gravidade. Contudo, há um vínculo de

proporcionalidade direta entre ambas: ao variar a quantidade de matéria do corpo varia

sua interação gravitacional no mesmo sentido. De fato, a massa de uma porção de

matéria é a soma das massas de seus constituintes.

340

A quantidade de matéria (n), o número de entidades elementares (N), a massa

(m), e o volume (V), são quatro grandezas que podem caracterizar uma amostra

qualquer de matéria. São grandezas extensivas e intrínsecas à amostra, sendo todas

diretamente proporcionais entre si e envolvendo três constantes de proporcionalidade:

uma geral: NA (constante de Avogadro) e duas específicas para cada amostra: M

(massa molar) e Vm (volume molar). Contata-se portanto, que a definição moderna da

grandeza quantidade de matéria é do “tipo relacional”.

As relações de proporcionalidade da quantidade de matéria (n) com a massa (m),

o volume (V) e o número de entidades elementares (N) são dadas no Quadro 7, a

seguir:

Quadro 7 – Relações de proporcionalidade da quantidade de matéria

Relação com a massa m ∝ n m = M.n

Relação com o volume V ∝ n V = Vm.n

Relação com o número de entidades elementares N ∝ n N = NA.n

Estas relações são muito importantes na obtenção dos valores da quantidade de

matéria e da quantidade de entidades elementares. Uma vez que estes não podem ser

obtidos por medida direta, são calculados através da massa ou do volume do corpo,

propriedades facilmente mensuráveis. Um ponto que deve ficar bem claro é que,

embora a quantidade de matéria esteja relacionada a outras grandezas, não se

confunde com elas, pois cada qual tem um significado próprio: a massa vai se

relacionar com a interação gravitacional, o volume refere-se a espaço e entidades

elementares referem-se a constituintes microscópicos da matéria.

341

De acordo com Furió, Azcona e Guisasola (2002), mesmo após as modificações

introduzidas e já se considerando a nova definição proposta para o mol, este continuou

assumindo vários significados no ensino de Química, alguns deles equivocados, a

exemplo de: massa química — neste caso podem ser usados termos como: molécula-

grama, átomo-grama e fórmula-grama como sinônimos — ou um sentido numérico

correspondente ao número de entidades elementares, em alguns casos o próprio

número de Avogadro. Algumas concepções errôneas se mantêm entre alguns autores e

publicações, bem como entre professores.

Furió, Azcona e Guisasola (1999) chamam atenção para o fato de que as

modificações introduzidas ainda não foram bem assimiladas pela comunidade docente

e discente. Apesar da redefinição da quantidade de matéria e do mol terem provocado

mudanças na nomenclatura de grandezas usadas pelo químico na sua atuação

profissional, parte dos docentes e dos estudantes ainda faz uso do termo número de

mols ou quando utilizam a quantidade de matéria costumam atribuir-lhe um significado

inapropriado (FURIÓ; AZCONA; GUISASOLA, 1999; MOL; SILVA, 1998; STAVER;

LUMPE, 1993).

Do nosso ponto de vista, a permanência do emprego do número de mols para

significar quantidade de matéria se deve ao fato da expressão quantidade de matéria

ter um uso coloquial mais amplo, relacionado a outras grandezas como massa e

volume. O mol é um termo estranho ao vocabulário leigo e por isso, número de mols

pode ser empregado como denominação de uma grandeza diferente, sem remeter o

leigo, necessariamente, à massa e ao volume. É como se acontecesse uma

recuperação da terminologia equivalentista, mesmo que de forma não voluntária.

342

Em nosso entender, a ambigüidade decorrente da familiaridade coloquial da

expressão quantidade de matéria pode ser responsável por boa parte das dificuldades

que são sentidas por químicos e professores. De fato, tem havido propostas para o

emprego de terminologias alternativas à expressão quantidade de matéria: quantidade

molar, quantidade química, particulalidade, numerosidade, são alguns termos

sugeridos, entre outros (FURIÓ; AZCONA; GUISASOLA, 2002; ROCHA-FILHO, 1988).

Por outro lado, cientistas e professores são seres humanos normais que

empregam a linguagem do senso comum no seu cotidiano de modo que, também

podem apresentar resistências às mudanças conceituais e vocabulares, o que

explicaria a permanência de terminologia e conceituação inadequadas em materiais

didáticos e salas de aula. Consideramos que a adoção do número de mols como

designação da quantidade de matéria, cria dificuldade à aprendizagem do significado

da grandeza quantidade de matéria, mas não do significado de mol propriamente dito.

Toda grandeza possui um nome próprio cujo significado precisa ser aprendido

para ser usado com adequação. O nome próprio da grandeza que expressa a

quantidade de matéria de um corpo é quantidade de matéria e o número de mols

(mesmo não sendo mais recomendado) é, tão somente, o valor de sua medida no corpo

considerado. Do mesmo modo que não se costuma empregar número de quilos para

significar massa, ou número de litros para significar volume — embora os valores

destas grandezas sejam dados por tais números — não se deve substituir quantidade

de matéria por número de mols. Cabe a nós, professores, trabalhar no sentido da

superação da resistência à adoção da quantidade de matéria como termo científico,

explicitando os significados que lhe estão associados no senso comum.

343

9.5 O conceito de quantidade de matéria nos livros didáticos

de Química Geral

O livro didático no Brasil tem se constituído no mais importante instrumento de

trabalho do professor, uma vez que outros materiais como filmes, slides, etc,

necessitam de investimentos financeiros muito maiores para a sua produção,

divulgação e utilização. Esta afirmação está subsidiada em estudos de diferentes

pesquisadores (FREITAG; MOTTA; COSTA, 1987; SOARES, 1996).

Freitag, Motta e Costa (1987) constataram que o livro texto tem atuado como

modelo de referência, autoridade absoluta e critério último de verdade. A causa desta

autoridade está na formação deficiente dos professores que não são capacitados a

organizar, de modo autônomo, suas estratégias de ensino e conteúdos de trabalho.

Diante desta situação fomos investigar a apresentação dos conceitos de

quantidade de matéria e mol nos principais livros de Química Geral adotados nas

disciplinas do nosso Departamento. A nossa intenção era avaliar se havia alguma

relação entre esta apresentação e os resultados obtidos no levantamento dos conceitos

prévios dos nossos alunos.

Escolhemos dezesseis livros para analisar, com edições publicadas entre 1973 e

2005. Os livros escolhidos foram os mesmos que utilizamos na análise realizada no

capítulo 7 e podiam ser encontrados na Biblioteca Setorial de Química da UFBA, em

maior ou menor quantidade. No levantamento realizado constatamos que os livros mais

antigos estavam disponíveis em número muito maior de exemplares (ANEXOS E e F)

Para alcançar os objetivos propostos para esta investigação, definimos

previamente cinco critérios que foram utilizados para analisar os livros didáticos:

344

CRITÉRIO 1 (C1)– A palavra mol aparece no índice remissivo ou no índice

alfabético;

CRITÉRIO 2 (C2) – A expressão quantidade de matéria aparece no índice

remissivo ou no índice alfabético;

CRITÉRIO 3 (C3) – A expressão número de mols aparece nos livros, no texto ou

em enunciados de problemas e/ou exercícios (resolvidos ou não);

CRITÉRIO 4 (C4) – A quantidade de matéria ou de substância é definida

explicitamente como uma grandeza do Sistema Internacional (SI);

CRITÉRIO 5 (C5) – O número de mols é identificado com a quantidade de

matéria ou de substância.

Na análise dos livros buscamos verificar se cada um deles atendia ao critério

definido (sim) ou não atendia (não); os resultados desta análise encontram-se na

Tabela 17:

345

Tabela 17 – Avaliação de livros didáticos em relação à apresentação dos conceitos de quantidade de matéria e mol

LIVROS C1 C2 C3 C4 C5

Brady e Humiston

2a. ed./ 1986 – vol.1 Sim Não Sim Sim Não

Brady et al.

3a. ed./ 2002 – vol.1 Sim Não Sim Sim Sim

Brown et al.

7a. ed./ 1999 Sim Não Sim Sim Sim

Brown et al.

9a. ed./ 2005 Sim Não Não Sim Sim

Bueno et al.

1978 Sim Não Sim Não Não

Chang

5a. ed./ 1994 Sim Não Sim Sim Sim

Garritz e Chamizo

2002 Sim Sim Não Sim Sim

Kotz e Treichel

4a. ed./ 2002 – vol.1 Sim Não Sim Sim Sim

Quagliano e Vallarino

1973 Sim Não Sim Não Não

Mahan e Myers

4a. ed. 1993 Sim Não Sim Não Não

Masterton et al.

6a. ed./ 1990 Sim Não Sim Não Não

Russel

2a. ed./ 1994 Sim Não Sim Sim Não

Rozenberg

1973 Sim Não Não Não Não

Rozenberg

1a. ed/ 2002 Sim Não Não Sim Sim

Slabaugh e Parsons

2a. ed./ 1982 Sim Não Sim Sim Sim

Sienko e Plane

7a. ed./ 1976 Sim Não Sim Sim Não

Observações:

Em alguns livros, não conseguimos localizar o número da edição Os livros que possuíam três autores ou mais, optamos por colocar nas tabelas o sobrenome do

primeiro autor e a expressão et al., em função do pequeno espaço disponível.

346

Em 93,75% (15) dos livros analisados, a ênfase é no conceito de mol. Isto pode

ser comprovado pelo fato da expressão quantidade de matéria ter sido identificada em

apenas 01 dos livros selecionados nos índices alfabéticos e glossários enquanto a

palavra mol aparece em todos os índices alfabéticos, em alguns glossários existentes,

inclusive como subtítulo de capítulos desses livros. (Tabela 17). Em alguns livros a

quantidade de matéria é apresentada juntamente com outras grandezas do Sistema

Internacional recebendo, em alguns casos, a denominação de quantidade de

substância.

As expressões ‘número de mols’ ou ‘quantos mols’ ainda são utilizadas na maior

parte dos livros analisados. Em apenas 04 deles, estas expressões não foram

identificadas seja nos textos dos capítulos ou nos enunciados de problemas e

exercícios propostos ou resolvidos, sendo que três deles (entre os quatro) foram

editados mais recentemente entre 2002 e 2005.

Apenas um dos livros faz referência à grandeza quantidade de matéria

explicitamente como uma grandeza do Sistema Internacional, ao mol como sua

unidade, ao mesmo tempo que inclui este conceito no índice do livro: “O SI (Sistema

Internacional) inclui uma unidade de quantidade de matéria porque é importante

quantificar o número de partículas ou unidades elementares de uma determinada

amostra “(GARRITZ; CHAMIZO, 2002, p.61).

Como oito dos livros analisados não identificava o número de mols com a

quantidade de matéria, direcionamos a nossa análise para levantar as definições de

mol e quantidade de matéria apresentadas nestes livros. Os resultados desta análise

encontram-se nas Tabelas 18 e 19. Em um mesmo livro identificamos mais de uma

definição, justificando o fato da soma total do número de vezes que a definição aparece

347

nos livros (segunda coluna da Tabela 18) ter sido superior a 16, que foi o número de

livros analisados.

Tabela 18 - Definições de mol nos livros didáticos

Definições Número de

vezes que a definição

aparece nos livros

Unidade do Sistema Internacional para a quantidade de substância química ou de matéria 05 Quantidade de matéria, de substância ou de material que contém tantas unidades

elementares ou partículas Quantos os átomos de carbono contido em 12 gramas de carbono-12 (6,02 x 1023 unidades elementares ou partículas)

10

Número de Avogadro de diversos ítens (6,02 x 10 23 unidades) 05 Dúzia do químico ou dúzia química 02

Coleção de átomos cujo peso total em gramas é numericamente igual ao peso atômico 01 Unidade capaz de expressar o número de partículas presentes em qualquer sistema 01

Tabela 19 - Definições de quantidade de matéria nos livros didáticos

Definição Número de livros Quantidade ou grandeza física do Sistema Internacional 11

Não define Quantidade de Matéria como grandeza ou Quantidade do Sistema Internacional

05

Nos onze livros que definem a quantidade de matéria como quantidade física ou

grandeza física do Sistema Internacional, estas definições aparecem principalmente,

nos capítulos iniciais com a apresentação do Sistema Internacional de Unidades (SI),

geralmente numa tabela juntamente com todas as grandezas do SI. Não parece existir

a preocupação em se retomar a grandeza quantidade de matéria de forma explícita,

como uma das sete grandezas que constituem o Sistema Internacional de Unidades

nos capítulos subseqüentes, onde a utilização desta grandeza se faz necessária. Neste

348

caso costuma se fazer uso dos conceitos de número de mols e mol. Nos livros de

edições mais antigas este fato é mais evidente.

A tentativa feita por alguns autores de livros em atender as orientações da

IUPAC é percebida quando avaliamos as duas edições do livro de Brown, Le May e

Bursten (1999, 2005). Na edição de 2005 não existe mais a expressão número de mols

de forma explícita, em especial nos enunciados dos problemas propostos, tendo havido

sua substituição pela expressão quantidade de matéria. No entanto, em 80 % dos

demais livros analisados aparecem as expressões: número de mols, calcule o número

mols ou quantos mols, seja no texto, quando se explicita a equação para o cálculo

desta grandeza ou nos enunciados dos problemas e exemplos dados.

Outra tendência observada em livros de edições mais recentes é a identificação

do mol como unidade da quantidade de matéria, não somente no tópico do Sistema

Internacional de Unidades, como nos capítulos onde se utiliza este conceito. Isto foi

detectado em 31,25% (05) dos livros analisados, o que reflete uma evolução positiva no

sentido de adaptação dos autores às novas orientações.

O mapeamento da situação nos livros didáticos dos conceitos de quantidade de

matéria e mol justifica a dispersão identificada no levantamento prévio sobre estes

conceitos realizado com os alunos da disciplina História da Química. Como será visto

adiante (Tabela 23), vários significados foram atribuídos ao mol como: quantidade de

matéria ou de substância, número de entidades ou de partículas, unidade de grandeza.

Este resultado reflete a apresentação do conceito de mol nos livros didáticos,

principalmente nos mais antigos. Na Biblioteca Setorial de Química da UFBA (ANEXO

F), a maioria dos livros disponíveis para consulta são antigos, com edições entre 1973 e

1994. Nestes livros, prioriza-se o conceito de mol que nem sempre é apresentado de

349

acordo com as orientações da IUPAC. Existe um amplo reconhecimento de que os

livros didáticos são os principais ‘materiais instrucionais’ utilizados pelos professores,

influenciando em grande extensão, na aprendizagem dos conceitos químicos em todos

os níveis de ensino.

9.6 A aprendizagem dos conceitos de quantidade de matéria e mol

O conceito de quantidade de matéria é fundamental na Química Moderna; no

entanto, a literatura tem registrado dificuldades na aprendizagem deste conceito que

estão relacionadas, em especial, a equívocos introduzidos no processo pedagógico.

Algumas razões são apontadas para estas dificuldades (CAAMAÑO et al., 1983; FURIÓ

et al. 1993; FURIÓ; AZCONA; GUISASOLA, 1999, 2002; GRUPO ALKALI, 1990;

MACKINSON; RENNER, 1971; ROGADO, 2004; ROWELL; DAWSON, 1980; STAVER;

LUMPE, 1993):

1) pouca habilidade dos alunos em resolver problemas que tenham como pré-

requisito a articulação dos níveis macroscópico e microscópico;

2) complexidade cognitiva deste conceito teórico para a sua compreensão no

nível médio de ensino, quando costuma ser introduzido;

3) deficiência nos requisitos matemáticos relativos à proporcionalidade;

4) utilização de metodologias de ensino que priorizam o uso operacional e

mecânico de algoritimos ou regras na resolução de problemas envolvendo

quantidades químicas;

5) abordagem pouco adequada utilizada pelos livros didáticos para

apresentação deste conceito;

350

6) indistinção entre quantidade de matéria e massa.

O diagnóstico destas dificuldades tem se apoiado em pesquisas realizadas em

diferentes países. Mackinson e Renner (1971) realizaram uma pesquisa com

estudantes do nível secundário em colégios americanos e concluíram que 50% dos

alunos não usam estruturas de raciocínio adequadas à compreensão do conceito de

quantidade de matéria. Este resultado está de acordo com pesquisa realizada em Israel

por Novick e Menis (1976), onde a maioria dos alunos não chega a captar a

profundidade deste conceito, quando ele é introduzido. Mól e Silva (1998), estudando

as concepções da constante de Avogadro manifestas por professores brasileiros do

ensino médio concluíram que o conceito de quantidade de matéria e as suas relações

apresentam-se confusas: os professores demonstraram não compreender bem este

conteúdo. A confusão detectada pode contribuir para as dificuldades dos alunos ao

trabalharem com a quantidade de matéria neste nível de ensino.

Recentemente, Furió, Azcona e Guisasola (2002) publicaram um amplo estudo

de revisão sobre investigações relacionadas ao ensino e aprendizagem dos conceitos

de quantidade de matéria e mol no campo da Química. A revisão foi organizada em

quatro temas: dificuldades de aprendizagem, dificuldades de ensino, controvérsias

sobre a grandeza quantidade de matéria e estratégias de ensino para estes conceitos.

De nossa parte, hipotetizamos que uma possível razão para as dificuldades

detectadas em relação ao conceito de quantidade de matéria está na adoção de uma

expressão do senso comum como vocábulo técnico. Ao restringir o significado químico

de quantidade de matéria à composição (ou constituição) da matéria, expressa em

termos de entidades elementares, estabelece-se um conflito com outras grandezas que

351

costumam ser entendidas como quantidades de matéria, quais sejam, a massa4 e o

volume.

Massa e volume são grandezas diretamente proporcionais à quantidade de

matéria, de modo que podemos utilizar uma das duas primeiras (m ou V), para

raciocinar sobre a última. A quantidade de matéria definida em termos de entidades

elementares não é adequada para o emprego cotidiano porque seu uso requer

conhecimentos químicos por parte do usuário. Por outro lado, massa e volume são

propriedades facilmente mensuráveis com grande precisão, de modo que continuam a

ser os padrões para as operações triviais de manuseio da matéria. Do ponto de vista

prático, massa e volume podem funcionar como quantidades de matéria.

No entanto, as diferenças conceituais são enormes: a quantidade de matéria

refere-se aos constituintes do sistema material em foco, o volume refere-se ao espaço

ocupado pelo sistema e a massa, medida em balanças como peso, vai se relacionar

com a interação gravitacional do sistema com a Terra.

Um outro ponto a ser considerado é que o ensino tradicional tem se

caracterizado pela ausência de historicidade e não tem como preocupação a

contextualização adequada do trabalho científico, o que contribui para a existência de

lacunas conceituais e epistemológicas dos professores das ciências. Esta situação é

um indicativo de deficiências na formação inicial de professores, que somadas a uma

apresentação rápida das definições com ênfase no seu uso operacional, têm

contribuído para uma aprendizagem não significativa dos conceitos. Os estudantes em

geral, são treinados para operar mecanicamente regras e fórmulas para a resolução de

4 Também é comum referir-se ao peso como quantidade de matéria, em geral, tomado como sinônimo de massa. Por isso, utilizaremos apenas o termo massa, a não ser quando for necessário discutir o peso como força.

352

problemas e muitas vezes, não percebem os conceitos químicos envolvidos. A

aplicação de fórmulas é priorizada e a memorização muitas vezes acontece sem que

ocorra a respectiva compreensão dos significados relacionados aos problemas

resolvidos.

Consideramos, portanto, que cabe ao professor buscar conhecimento da

construção histórica do conceito de quantidade de matéria, de modo a obter maior

compreensão e evitar transposições didáticas equivocadas quanto ao seu significado.

9.7 Idéias prévias dos nossos alunos sobre os conceitos de

quantidade de matéria e mol

Para investigar as idéias de nossos alunos sobre os conceitos escolhidos

(quantidade de matéria e mol) optamos por uma abordagem de pesquisa qualitativa,

muito utilizada nas pesquisas da área de Educação. Esta parte específica da pesquisa

envolveu todos os quatorze alunos da disciplina História da Química (QUI 040), durante

parte do curso no semestre 2005.1 e aconteceu em três momentos: inicialmente

elaboramos dois questionários para o levantamento dos conceitos prévios dos nossos

alunos relacionados ao conteúdo escolhido (ANEXO H).

As perguntas dos questionários foram formuladas para identificar:

1. os significados atribuídos aos conceitos de quantidade de matéria, mol e número de

mols

2. se o termo número de mols era utilizado

3. se os alunos estavam familiarizados com as recomendações da IUPAC para esta

grandeza

353

4. se eles confundiam quantidade de matéria com massa ou volume

5. como eles faziam os cálculos da quantidade de matéria de uma substância

6. qual o significado atribuído à constante de Avogadro

7. se os alunos possuíam algum conhecimento da história destes conceitos e de suas

modificações

Como foi visto no capítulo 5, no primeiro momento os alunos deveriam responder

aos questionários, possibilitando-nos o levantamento de seus conceitos prévios.

Embora existissem quatorze alunos matriculados na disciplina, durante o levantamento

prévio apenas doze alunos estiveram presentes na aula. Após o mapeamento dos

conceitos foi disponibilizado um texto (ANEXO A) elaborado pelos pesquisadores,

contendo algumas informações didáticas sobre o conteúdo abordado e, em especial,

apresentando a contextualização histórica destes conceitos e suas modificações

posteriores. Os alunos tiveram quinze dias para fazer a leitura e num segundo

momento, aconteceu a exposição dos professores sobre conteúdo, seguida de ampla

discussão em sala.

Na tabela 20 encontram-se os significados prévios identificados, considerando-se

as questões formuladas nos questionários (ANEXO H), para o conceito de quantidade

de matéria. A atribuição de significados dos diversos conceitos foi realizada através da

análise de conteúdo das respostas as questões formuladas, seguida de categorização

das respostas discursivas, visando a apreensão dos significados manifestos.

No decorrer da apresentação dos resultados tentaremos responder as questões

de 1 a 7, formuladas neste item (7.3.7)

354

Tabela 20 - Significado atribuído à grandeza quantidade de matéria

SIGNIFICADO Número de alunos Massa 04 Número de partículas ou igual a constante de Avogadro 03 Volume 00 Número de mols 02 Confusos 02 Não respondeu 01

Considerando o conteúdo das respostas dadas, através da sua análise,

identificamos as quatro citações a seguir que expressavam o primeiro tipo de

significado, o de massa. (Tabela 21):

Tabela 21 - Citações dos alunos para o significado de massa

Citação Número de

alunos “É quanto de massa se encerra em 1 mol” 01 “É a massa de átomos que compõem a matéria” 01 “É o número de massa” 01 “É a massa dividida pela massa molecular” 01

Para o segundo tipo de significado (número de entidades elementares ou de

partículas), identificamos as três citações vistas na Tabela 22:

Tabela 22 - Citações dos alunos para o significado de número de entidades elementares

Citação Número de alunos

“É o número de partículas expresso através da unidade mol “ 01 “É representada pela constante de Avogadro” 01 “É igual a constante de Avogadro” 01

Observando-se as tabelas anteriores 20, 21 e 22, percebe-se que o conceito de

quantidade de matéria teve dois significados mais citados: o de massa e o de número

de entidades elementares, este último identificado por dois alunos com o número de

355

Avogadro. Nenhum aluno atribuiu o significado de volume a este conceito; dois alunos

identificaram a quantidade de matéria como sendo equivalente ao número de mols,

demonstrando algum conhecimento do novo significado proposto pela IUPAC.

Para averiguar se os alunos conheciam o novo significado da palavra mol,

mapeamos os significados atribuídos por eles a este conceito, vistos na Tabela 23:

Tabela 23 - Significado atribuído ao mol

SIGNIFICADO Número de alunos Quantidade de substância que contém o número de partículas igual a constante de Avogadro (6,02 x 1023 )

05

Número de partículas correspondente a 6,02 x 1023 04 Unidade da quantidade de matéria 02 Não respondeu 01

Mesmo considerando que o número de mols não é mais recomendado pela

IUPAC, interessava-nos saber o que os alunos compreendiam como sendo o número

de mols e se eles sabiam que esta expressão não era mais recomendada.

Tabela 24 - Significado atribuído ao número de mols

SIGNIFICADO Número de alunos Matemático ou formal (n = m/M) 05 Uma Quantidade 03 Número de entidades 03 Não respondeu 01

Os resultados obtidos revelaram uma dispersão nos significados prévios de

quantidade de matéria e número de mols. Para a grandeza quantidade de matéria, os

significados mais comuns foram de massa e de número de partículas ou entidades

elementares, considerando-se este número como sendo 6,02 x 1023. Este resultado

356

encontra-se de acordo com pesquisas realizadas sobre o assunto em outros países.

(FURIÓ; AZCONA; GUISASOLA, 2002).

Apenas dois alunos fizeram referência à quantidade de matéria como uma

grandeza do Sistema Internacional de Unidades. Um deles assim se expressou sobre

este assunto: “o mol é a unidade que expressa a quantidade de matéria em termos de

partículas”, demonstrando algum conhecimento das recomendações da IUPAC sobre

estes conceitos. Outra constatação foi a grande familiarização com o número de mols,

que parecia ser a expressão mais utilizada, em lugar da quantidade de matéria.

A pouca valorização da historicidade dos conceitos também ficou evidente

quando dez dos alunos (83,3%) declararam que nada sabiam sobre a origem histórica

destes conceitos. Os demais fizeram pequenos comentários, atribuindo à possível

origem do mol a necessidade de mensuração do número de partículas, mas sem

maiores aprofundamentos.

Em relação ao número de mols o significado predominante (Tabela 24) foi o

matemático, expresso através da fórmula n = m/M, que ainda tem sido muito utilizada

para cálculos estequiométricos das reações químicas. De modo geral, quando os

alunos faziam referência a esta fórmula consideravam que o número de mols era a

massa dividida pela massa molecular ou peso molecular.

Nas respostas prévias das questões, apenas um aluno se referiu à massa molar.

Percebemos que alguns usavam a massa como sinônimo de peso e não explicitavam o

reconhecimento da diferença entre massa molecular e massa molar.

Em geral, os alunos têm dificuldade de transitar entre os dois níveis de

referência: o macroscópico (referencial empírico) e o microscópico (referencial

atomista). No primeiro caso encontram-se os conceitos que caracterizam a matéria

357

globalmente numa perspectiva contínua, a exemplo de massa, volume, peso etc. Na

perspectiva descontinuísta e/ou microscópica estão conceitos como átomo, molécula,

peso atômico, massa atômica, massa molecular, número de entidades elementares ou

de partículas, entre outros.

O conceito de quantidade de matéria possibilita as necessárias relações entre os

dois níveis: o macroscópico e o microscópico. A massa molar, por exemplo, permite a

passagem da quantidade de matéria para massa, constituindo-se numa constante de

proporcionalidade que expressa a massa da substância por unidade de quantidade de

matéria. Embora para se obter os valores das massas molares seja suficiente associar

a unidade g/mol aos respectivos valores das massas atômicas ou moleculares relativas,

estas grandezas têm significados distintos, muitas vezes não percebidos como

detectamos no levantamento dos conceitos prévios dos nossos alunos.

Os estudantes pareciam não diferenciar nitidamente os conceitos relacionados

ao nível macroscópico de representação, como a massa molar, de outros enquadrados

no nível microscópico como as massas atômica e molecular.

Considerando a importância que a constante de Avogadro tem na transição entre

os dois níveis macroscópico e microscópico, levantamos também, os significados

atribuídos a esta constante pelos alunos.(Tabela 25)

Tabela 25 - Significado atribuído a constante de Avogadro

SIGNIFICADO ATRIBUÍDO Número de alunos Número ou quantidade de partículas (átomos, moléculas, etc.) em 1 mol 08 Quantidade de matéria 01 Unidade de medida 01 Não respondeu 02

358

A idéia que prevaleceu foi a da constante de Avogadro como número ou a

quantidade de partículas em 1 mol. Os alunos demonstravam reconhecer o caráter

descontínuo da matéria e o fato de que, no nível empírico, lidamos com quantidades de

substâncias que contém um número muitíssimo grande de entidades elementares

microscópicas ou partículas. No entanto, não explicitaram que a constante de

Avogadro, obtida empiricamente, permite a passagem da quantidade de matéria

(grandeza macroscópica) para o número de entidades elementares microscópicas,

fazendo uma importante articulação entre os dois níveis macroscópico e microscópico.

No levantamento prévio, nenhum aluno fez referência a este significado, o que pode ser

um indício do seu desconhecimento.

Afim de um aprofundamento desta questão, solicitamos aos alunos que citassem

os principais conceitos que poderiam ser relacionados à quantidade de matéria. Não

delimitamos o número de citações, o que explica o fato do número de conceitos citados

ter sido superior ao número de alunos presentes. A nossa intenção era verificar se os

conceitos mais citados pertenciam ao referencial macro ou ao micro. As respostas

encontram-se na Tabela 26:

Tabela 26 - Conceitos que foram relacionados à quantidade de matéria

Conceitos Número de Citações

Átomo, molécula ou íon 07 Massa atômica, peso atômico 05 Número de mol 04 Número ou Constante de Avogadro 01 Molécula grama, equivalente grama 01 Volume 01 Mol 01 Valência, número de oxidação 01 Isotopia 01

359

Considerando os principais conceitos relacionados ao conceito de quantidade de

matéria, notamos que os mais citados foram átomo, molécula ou íon, pertencentes ao

referencial microscópico, revelando que os alunos compreendiam a matéria como

formada de partículas. Os conceitos de massa atômica e/ou peso atômico também

foram muito citados. No entanto, os conceitos de massa e número de entidades

elementares não apareceram. Os conceitos de volume e a constante de Avogadro

apareceram apenas uma vez. Este resultado revela uma certa dispersão em relação à

articulação entre o conceito de quantidade de matéria e os demais conceitos citados.

Os três principais conceitos relacionados à quantidade de matéria: massa, volume e

número de entidades elementares foram pouco citados ou mesmo ignorados. Este fato

pode indicar uma aprendizagem não significativa desses conceitos na disciplina de

Química Geral, onde eles costumam ser retomados e aprofundados visto que, são

conceitos introduzidos no ensino médio.

Consideramos que a forma como os alunos efetuam o cálculo da quantidade de

matéria poderia nos fornecer informações sobre o nível de compreensão em relação a

este conceito. Para tanto, solicitamos que eles indicassem como era possível calcular a

quantidade de matéria de uma substância qualquer e as respostas podem ser

encontradas na Tabela 27.

Tabela 27 - Cálculo da quantidade de matéria

Categorias Número de alunos Através de uma regra de três 03 Dividindo a massa pelo peso molecular 03 Utilizando o número ou constante de Avogadro 02 Fazendo uma equivalência entre a massa e a massa molar

01

Não responderam 02 Resposta confusa 01

360

O cálculo da quantidade de matéria necessita do conhecimento ou do valor da

massa ou volume da substância em questão, para que de forma indireta, possa ser

obtido o número das entidades elementares. Não percebemos um detalhamento sobre

este cálculo nas respostas prévias dos nossos alunos, que apontasse a compreensão

do caráter relacional desta grandeza. Predominou a indicação do uso da regra de três

ou da fórmula n = m/M onde m correspondia à massa em gramas e M foi tomado como

a massa molecular ou peso molecular da espécie química. Neste item, apenas 01 aluno

fez referência à necessidade da massa molar para o cálculo da quantidade de matéria.

Com a consolidação do atomismo no século XX, a atenção dos químicos passou

a incidir na relação entre o número de partículas que participavam de uma reação

química e não apenas nos pesos de combinações químicas. O pequenino tamanho das

partículas microscópicas que compõem a matéria e a impossibilidade de contá-las

diretamente, levou ao surgimento da grandeza quantidade de matéria. Como visto

anteriormente, ela possibilita a nível macroscópico determinar o número das entidades

elementares a partir das medidas de massa e volume das substâncias reagentes. O

cálculo do valor desta grandeza necessita do conhecimento ou da determinação do

valor da massa ou volume da substância em questão, para que de forma indireta, possa

ser obtido o número das entidades elementares.

9.8 O trabalho didático realizado na disciplina História da Química

Um dos objetivos a ser alcançado nesta pesquisa era avaliar se o conhecimento

de um conceito químico nas condições sócio-históricas em que se originou e das trocas

sofridas em função de referenciais teóricos envolvidos, poderia ajudar numa

361

aprendizagem mais significativa. A nossa avaliação desta aprendizagem deveria

acontecer buscando identificar a evolução da discriminação de significados atribuídos

aos conceitos, além do enriquecimento e desenvolvimento conceitual relacionado ao

conteúdo selecionado.

Como visto anteriormente, esta parte da nossa investigação foi realizada em três

momentos. Inicialmente levantamos os conceitos prévios dos alunos e os significados

atribuídos a estes conceitos relacionados ao conteúdo selecionado. Em seguida

disponibilizamos para leitura um texto (ANEXO A) elaborado pelos professores

envolvidos na pesquisa, cujo conteúdo versava sobre a origem e desenvolvimento dos

conceitos de quantidade de matéria e mol. Este texto foi o material didático que teve a

função de agir como um organizador prévio da aprendizagem. Os alunos tiveram quinze

dias para fazer a leitura do texto e em seguida, retomamos em sala de aula o assunto,

com uma ampla discussão e fazendo uma síntese sobre os principais pontos

abordados. A intenção era esclarecer todas as dúvidas sobre o conteúdo discutido,

enfatizando a importância do conceito de quantidade de matéria na articulação entre os

dois níveis de representação: o macroscópico e o microscópico.

Em um terceiro momento, os alunos formaram três grupos de discussão

(equipes 1, 2 e 3) e voltaram a responder aos mesmos questionários que já haviam sido

respondidos individualmente. As equipes foram as mesmas que trabalharam na

primeira parte da pesquisa. Neste momento, os alunos discutiram sobre os conteúdos

selecionados, enfocando as questões do levantamento prévio (Anexo H). Todas as

discussões nas três equipes foram registradas na íntegra por meio de gravação em

áudio, utilizando-se três gravadores. A duração da discussão nas equipes variou de 60

a 70 minutos. No terceiro momento, após a finalização das discussões e do trabalho em

362

sala disponibilizamos dois problemas (ANEXO I) a serem resolvidos individualmente,

visando avaliar a aprendizagem dos conceitos através de suas aplicações na resolução

dos problemas.

Alguns pontos sobre a dinâmica da sala de aula merecem ser comentados:

1) No levantamento das concepções prévias, apenas doze alunos estiveram presentes

na aula. O momento da discussão (aula posterior) contou com a presença de todos

os quatorze alunos, que também participaram das gravações e responderam às

questões em equipe.

2) Percebemos que uma parte dos alunos tinha dificuldade em participar das

discussões nas equipes e principalmente, com toda a sala. Isto aconteceu durante

todo a pesquisa didática. Este comportamento pode ser justificado em função da

tradição do nosso curso de Química. Na maior parte das disciplinas, a participação

dos alunos em discussões com os colegas e o professor na sala de aula é muito

pequena. Esta situação dificulta o envolvimento dos alunos nos debates ampliados,

exceção feita a alguns que, por natureza, são mais comunicativos.

9.9 Avaliando os resultados da segunda parte da pesquisa didática

realizada na disciplina História da Química

As definições para os principais conceitos mapeados após as discussões

realizadas em sala, em cada equipe, podem ser vistos na Tabela 28:

363

Tabela 28 - Conceitos identificadas no terceiro momento

Conceitos Equipes 1, 2 e 3 Mol • ‘Unidade usada para expressar a quantidade de matéria’ (Equipe 1)

• ‘É uma unidade’ (Equipe 2)

• ‘Unidade da grandeza quantidade de matéria’ (Equipe 3)

Número de Mols • ‘Corresponde à quantidade de matéria ‘ (Equipe 1)

• ‘É o valor da medida da grandeza quantidade de matéria’ (Equipe 2)

• ‘Valor da medida da quantidade de matéria no corpo considerado’ (Equipe 3)

Quantidade de

Matéria • ‘Grandeza macroscópica relacionada ao número de entidades microscópicas’

(Equipe 01)

• ‘É uma grandeza macroscópica relacionada ao número de entidades

microscópicas elementares contidas em um corpo material’ (Equipes 02 e 03)

Massa Molar • ‘Massa da substância por unidade da quantidade de matéria’ (Equipe 01)

• ‘É a grandeza que representa a massa da substância por unidade da quantidade

de matéria’ (Equipe 02)

• ‘É a massa da substância por unidade de quantidade de matéria’ (Equipe 03)

Massa atômica • ‘É a massa de um átomo de um dado elemento químico’ (Equipe 01)

• ‘Grandeza referente à massa de um átomo de um dado elemento químico’

(Equipe 02)

• ‘É a massa de um átomo normalmente de um dado elemento químico’

(Equipe 03)

Observamos que, os conceitos de quantidade de matéria e mol expostos neste

momento estavam de acordo com as orientações da IUPAC. Durante as discussões em

equipe, merece destaque a distinção feita entre os conceitos de massa molar

(referencial macroscópico) e massas atômica e molecular (referencial microscópico),

não percebida no momento inicial no levantamento prévio.

Nas respostas dadas às questões pelas equipes, detectamos alguma evolução

na discriminação de significados visto que, inicialmente diversos significados foram

atribuídos a um mesmo conceito. Posteriormente, a dispersão deu lugar ao significado

364

mais adequado para os principais conceitos trabalhados. Os significados explicitados

por cada equipe eram mais adequados às orientações da IUPAC.

O trabalho realizado na disciplina possibilitou aos alunos conhecerem a diferença

entre os conceitos de massa molecular e massa molar, massa e peso, quantidade de

matéria e mol, quantidade de matéria e massa, quantidade de matéria e volume,

quantidade de matéria e número de entidades elementares, do número de Avogadro e

da constante de Avogadro. Consideramos que, de acordo com a teoria da

aprendizagem significativa, o enriquecimento da estrutura cognitiva do aluno pela

incorporação de novos significados é fundamental para a sua aprendizagem. Isto não

requer o abandono dos demais significados, mas a diferenciação da sua estrutura

cognitiva.

Alguns trechos das falas dos alunos gravadas no terceiro momento podem ser

vistos a seguir evidenciando a evolução sugerida. O código utilizado para identificar os

estudantes foi o mesmo utilizado na primeira parte da pesquisa didática. Considerando

este código apresentamos a seguir o trecho da gravação realizada na equipe E3.

A4: Mol não se refere a grandeza massa, mas a unidade de medida da grandeza

quantidade de matéria

A11: Com o avanço da química, houve a necessidade de se relacionar os conceitos

microscópicos aos de uma escala maior macroscópica; desta necessidade surgiu o mol

A5: Para se restringir e padronizar surgiu o mol, como uma unidade de referência para

toda a comunidade científica. Antigamente a Alemanha tinha um padrão, a Inglaterra

tinha outro, a França outro, era uma confusão...

A11: Aí se viu a necessidade de padronizar isto...

365

A5: Contanto que se pudesse trabalhar com um número fixo de entidades e neste caso

o mol passou a ser usado como unidade.

Na fala do aluno A4, ele se refere ao mol com a unidade da grandeza quantidade

de matéria, diferenciando o mol da grandeza massa. Outro ponto a ser realçado, desta

vez na fala do aluno A11 é o reconhecimento de que algumas grandezas promovem a

articulação entre o mundo macroscópico e o mundo microscópico, embora ele tenha se

equivocado quando usou o mol (unidade) como exemplo. Este significado não apareceu

de forma explícita no primeiro momento, quando realizamos o levantamento dos

conhecimentos prévios.

Com referência ao significado da constante de Avogadro e a sua relação com a

grandeza quantidade de matéria destacamos o trecho a seguir, gravado na equipe E2.

A2 – A constante de Avogadro teve o seu valor medido experimentalmente; o valor

mais recente obtido é recomendado é 6,02 x 1023 mol-1

A3 – No laboratório pode se determinar a massa e através desta, determinar a

quantidade de matéria de uma substância

A9 – Usando-se o carbono –12 determinou-se que em 12 g desta substância

corresponde a 6,02 x 10 23 unidades. Existe uma relação de proporcionalidade entre a

quantidade de matéria e este número...

Nestas falas percebemos que o aluno A3 reconhece que a determinação da

quantidade de matéria é indireta, podendo ser feita pela determinação empírica da

massa de uma substância. Outro ponto a ser salientado é a explicitação feita pelo aluno

A2 de que a constante de Avogadro é obtida empiricamente. O caráter relacional

inerente à grandeza quantidade de matéria foi lembrado pelo aluno A9 quando ele

366

reconheceu que existia uma proporcionalidade entre a quantidade de matéria e o

número 6,02 x 10 23 unidades.

O trabalho realizado em sala possibilitou o reconhecimento da equivalência entre

o número de mol e a quantidade de matéria. Duas importantes diferenciações

conceituais foram percebidas nas respostas dos alunos gravadas nas equipes:

1) Entre a quantidade de matéria e o mol

2) Entre os conceitos de massa molecular e massa molar

Ainda no terceiro momento da investigação, apresentamos duas questões (ANEXO

I), envolvendo cálculos para serem resolvidas individualmente com o intuito de verificar

a compreensão dos conceitos subjacentes aos cálculos, que davam subsídio à

resolução correta dos problemas. De acordo com Moreira (2000), a resolução de

problemas ou questões é uma das maneiras que pode ser utilizada para verificação da

aprendizagem significativa (Capítulo 2). Solicitamos verbalmente, que as respostas

fossem o mais explícitas possível.

As respostas à primeira questão foram avaliadas de acordo com os quatro critérios a

seguir, definidos previamente, cujos resultados encontram-se na Tabela 29.

CRITÉRIOS DEFINIDOS PARA AVALIAR A PRIMEIRA QUESTÃO:

CRITÉRIO 01 - Diferenciação entre os conceitos de massa molar e massa atômica

CRITÉRIO 02 - Uso correto das unidades das grandezas envolvidas

CRITÉRIO 03 – Esquematização do problema e realização dos cálculos

CRITÉRIO 04 – Explicitação dos dois referenciais envolvidos: o macroscópico e o

microscópico.

367

Tabela 29 - Resultados das respostas a questão 01

Questão 01: A partir da massa molar do carbono (12,011 g/mol), calcular a sua massa

atômica em gramas

CRITÉRIOS Número de alunos

Sim NãoC1 – O aluno explicitou a diferença entre o conceito de massa molar e massa atômica

10 04

C2 – O aluno usou as unidades apropriadas para cada conceito 09 05 C3 – O aluno fez os cálculos corretamente 09 05 C4 – O aluno discriminou de forma explícita os conceitos pertencentes aos dois referenciais macroscópico e microscópico

07 06

As respostas à segunda questão foram avaliadas de acordo com os quatro

critérios definidos previamente, vistos a seguir, e os resultados encontram-se na Tabela

30.

CRITÉRIOS DEFINIDOS PARA AVALIAR A SEGUNDA QUESTÃO:

CRITÉRIO 05 - O reconhecimento de que através da massa dada era possível

determinar a quantidade de matéria em função da proporcionalidade existente entre as

duas grandezas

CRITÉRIO 06 – Explicitação da fórmula matemática ou da relação de proporcionalidade

necessária ao cálculo

CRITÉRIO 07 – Realização dos cálculos

CRITÉRIO 08 - Explicitação das grandezas com as unidades apropriadas

368

Tabela 30 - Resultados das respostas a questão 02

Questão 02: Qual a quantidade de matéria correspondente a 88 gramas de dióxido de

carbono (CO2).

CRITÉRIOS Número de alunosSim Não

C5 - O aluno usou a massa dada para calcular a quantidade de matéria 13 01 C6 - O aluno escreveu a fórmula matemática ou a relação de proporcionalidade necessária ao calculo da quantidade de matéria

13 01

C7 - O aluno esquematizou o cálculo chegando ao resultado correto 13 01 C8 - O aluno explicitou corretamente as unidades das grandezas envolvidas nos cálculos

10 04

Os resultados obtidos das respostas à questão 01 revelaram que 09 alunos

(65%) responderam razoavelmente a questão, embora alguns tenham sido muito

sucintos nas respostas. Havíamos solicitado que as respostas fossem o mais

detalhadas possível. Os maiores problemas foram na explicitação dos conceitos

pertencentes aos dois referenciais distintos: macro e micro. Alguns alunos

equivocaram-se na distinção entre massa molar e massa atômica, tendo o resultado

nos surpreendido, pois estes alunos durante as discussões nas equipes haviam

definido corretamente os dois conceitos. Uma possível explicação é que a diferenciação

entre os dois conceitos, situados em dois referenciais distintos(massa atômica no

microscópico e massa molar no macroscópico), não havia sido compreendida

significativamente por estes alunos.

Na segunda questão os resultados foram melhores, pois treze alunos (93%)

encontraram os valores corretos da quantidade de matéria e usaram a massa para

determinar esta grandeza. No entanto, na representação das etapas necessárias aos

cálculos identificamos que um aluno ao explicitar o valor da massa atômica usou a

369

unidade g/mol, que é a unidade da massa molar. Três outros alunos apresentaram o

resultado final correto, com a unidade adequada, porém não explicitaram as unidades

das grandezas envolvidas nas etapas intermediárias necessárias ao cálculo. Estes

resultados revelam uma certa displicência dos alunos no uso das unidades de

grandezas envolvidas em cálculos, sendo esta uma situação comum também em outras

disciplinas do curso de Química. Os cálculos são feitos corretamente, os resultados são

encontrados, mas as unidades das grandezas envolvidas muitas vezes não são

explicitadas. A explicitação das unidades durante a resolução do problema, não parece

ser relevante; o mais importante é fazer os cálculos adequadamente para encontrar o

valor matemático correto que soluciona o problema.

9.10 Reflexões finais sobre a segunda parte da investigação didática

O resultado da nossa investigação confirmou que o ensino e a aprendizagem do

conceito de quantidade de matéria e mol realmente tem-se constituído num problema

didático. Os significados atribuídos a estes conceitos pelos alunos, em geral, não têm

estado de acordo com as recomendações da IUPAC. Diversos significados foram

identificados para a grandeza quantidade de matéria, principalmente, os significados de

massa e de número de entidades elementares. Embora a quantidade de matéria seja

uma grandeza relacionada tanto com a massa quanto com o número de entidades

elementares, não deve ser confundida com este conceitos.

Grande parte dos alunos ainda não utiliza o significado correto da grandeza

quantidade de matéria e a redefinição do mol proposta pela IUPAC. A nossa pesquisa

identificou algumas causas para as dificuldades detectadas:

370

1) a abordagem feita pelos livros didáticos, ainda não totalmente adaptados às novas

recomendações da IUPAC, especialmente os livros de edições mais antigas que

ainda usam o número de mols;

2) a pequena disponibilidade de livros de Química Geral atualizados, para consulta na

Biblioteca Setorial de Química da UFBA;

3) o desconhecimento pela maior parte dos alunos, da história desses conceitos e das

mudanças acontecidas que levaram aos novos significados propostos, em especial,

a redefinição da palavra ‘mol’;

4) a inadequação do nome proposto para a grandeza quantidade de matéria em

substituição ao número de mols, o que decorre dos significados que lhe estão

associados no senso comum;

5) a complexidade inerente ao próprio conceito quantidade de matéria, gestado como

uma grandeza macroscópica, mas diretamente relacionada com o nível

microscópico de representação das substâncias.

No caso específico do conceito de quantidade de matéria e mol, constatamos que

o conhecimento da evolução histórica destes conceitos e das reelaborações conceituais

promovidas pela IUPAC no século XX, torna-se essencial para que o aluno compreenda

e assimile os novos significados.

O resultado desta investigação didática demonstrou que os nossos alunos

construíram novas ou reelaboraram algumas relações conceituais prévias, em

consonância com o conteúdo ensinado. A metodologia de ensino buscou relacionar o

conhecimento novo, fundamentado no referencial histórico, ao anteriormente possuído

pelos alunos. Priorizamos o intercâmbio e a negociação de significados dos conceitos

371

entre os alunos, os professores e o material didático com a intenção de alcançar a

congruência destes significados.

Constatamos que a reconstrução das relações conceituais não é um processo

tão simples, demandando um tempo que varia de indivíduo para indivíduo, porque o

grau de importância conferido a esta tarefa não é necessariamente o mesmo para todos

os envolvidos, assim como os conhecimentos prévios de cada aluno.

Outro problema identificado foi a necessidade dos alunos aprenderem a resolver

problemas explicando o raciocínio empregado e explicitando adequadamente as

unidades atribuídas às grandezas envolvidas. Esta estratégia de ensino requer um

tempo para que os resultados obtidos sejam satisfatórios. A nossa tradição escolar não

estimula a expressão dos processos de pensamentos e os raciocínios empregados nos

cálculos; a ênfase é na simplificação e automatização dos cálculos. Em geral, não

ficamos sabendo se o aluno realmente compreendeu os resultados encontrados.

Consideramos que a contribuição que a história das ciências pode oferecer ao

ensino de Química é significativa. O nosso estudo confirma a importância de iniciativas

que concretizem esta articulação e reconhece a importância da realização de novas

pesquisas com este enfoque para que esta linha de investigação se consolide no Brasil.

O trecho a seguir apresentado foi escrito por um dos nossos alunos (A10), ao final

do curso, quando solicitamos que fizesse uma avaliação, por escrito, destacando os

pontos positivos e negativos da metodologia utilizada naquele semestre (2005.1).

Através da disciplina História da Química ficou nítida a carência que o ensino, em específico o ensino de Química, tem em relação à compreensão dos significados relacionados à resolução de problemas que envolvem conceitos químicos por parte dos estudantes, ficando estes presos a fórmulas e regras, sem um olhar crítico e químico. Na minha opinião os dois fatores que mais contribuem para isto é a abordagem pouco

372

adequada utilizada pelos livros didáticos para apresentação dos conceitos e a utilização de metodologias de ensino que priorizam o uso operacional e mecânico de algorítimos ou regras na resolução de problemas envolvendo quantidades químicas. Essa carência pode ser percebida tanto no ensino fundamental quanto no ensino médio e superior. Como exemplo, temos o conceito fundamental, a quantidade de matéria, que tem como unidade o mol. Esse conceito foi melhor compreendido por mim, a partir do momento que tive contato com a sua construção histórica e pude eliminar transposições didáticas equivocadas sobre o seu significado. Tenho certeza que depois de ter cursado esta disciplina minha visão da Química se alargou e sinto necessidade de que História da Química seja uma disciplina indispensável em qualquer currículo do profissional de Química. (A10)

CAPÍTULO 10

CONSIDERAÇÕES FINAIS

374

10 CONSIDERAÇÕES FINAIS

Nesta tese, relatamos um estudo que teve como objetivo investigar as

potencialidades de uma aproximação entre a História e Filosofia da Ciência da

educação científica, realizada nos marcos de uma disciplina de História da Química.

Visávamos auxiliar os alunos na compreensão da natureza da ciência e no aprendizado

de conceitos químicos.

Esta pesquisa envolveu algumas questões mais gerais que foram desdobradas

em outras mais específicas durante o processo, de modo geral, o principal objetivo era

avaliar a contribuição do referencial histórico-epistemológico na compreensão da

natureza da ciência, na análise de livros didáticos, bem como na aprendizagem de

conceitos químicos.

Para investigar as questões propostas reestruturamos a disciplina História da

Química (QUI 040), obrigatória para o Curso de Licenciatura em Química da UFBA,

afim de incorporar diversas dimensões epistemológicas como parte do seu conteúdo.

Esta incorporação envolveu a articulação dos conteúdos da História, originalmente

trabalhados, com novos conteúdos de natureza epistemológica, abordados de forma

explícita em diversos contextos históricos. Nossa intervenção como professora-

investigadora possibilitou esta pesquisa qualitativa, que teve um caráter exploratório.

Várias questões epistemológicas relacionadas à natureza da ciência fizeram

parte do conteúdo da disciplina e foram escolhidas como dimensões de análise da

investigação didática: a origem do conhecimento científico, a concepção de Ciência, os

critérios de demarcação, as metodologias científicas, a experimentação na produção do

375

conhecimento científico, a relação entre hipóteses, leis e teorias, o contexto da

descoberta científica, a natureza dos modelos científicos e seu uso na ciência.

Neste estudo verificamos que muitas concepções simplistas e ingênuas sobre a

natureza da ciência estavam presentes entre os alunos, algumas delas identificadas

também, ao final da formação inicial. Em relação às dimensões epistemológicas

investigadas, a comparação entre as concepções dos alunos ingressos e dos egressos

confirmou, em certa medida, que o curso de graduação em Química não tem

conseguido fomentar entre os alunos concepções sobre a natureza da ciência

coerentes com as Filosofias da Ciência pós-positivistas. Identificamos a predominância

de uma visão empirista ingênua e a crença na existência de um método científico.

Na primeira parte da investigação didática realizada na disciplina História da

Química obtivemos algum sucesso relacionado às concepções adquiridas pelos alunos

e um certo avanço em relação ao estágio inicial como: o reconhecimento da

historicidade do conhecimento científico e de uma maior flexibilização nos critérios de

demarcação da ciência; a percepção de que a credibilidade da ciência não decorre da

utilização de um método científico rígido e estruturado, mas o reconhecimento da

pluralidade de métodos e caminhos para a produção do conhecimento científico; uma

maior compreensão da dinâmica da atividade científica e do seu caráter coletivo; a

diferenciação entre os conceitos de lei, teoria e experimentação, além do

reconhecimento da provisoriedade do conhecimento científico.

Concepções mais racionalistas foram identificadas como o reconhecimento da

importância das hipóteses como norteadoras das investigações, testadas por

falseamento ou confirmação, ou ainda o reconhecimento da importância dos erros,

tanto quanto dos acertos, na construção da ciência. Os alunos passaram a reconhecer

376

a influência de fatores não puramente racionais no contexto da descoberta científica, a

exemplo da intuição e da criatividade.

Notamos que, ao final do curso, alguns alunos não explicitaram o

reconhecimento do ‘átomo’ como uma ‘construção teórica’ inventada para explicar os

fenômenos físicos, associando-o a uma parte da realidade. Na nossa opinião, a posição

vitoriosa do atomismo no embate entre atomistas e antiatomistas acontecido no século

XIX, pode ter exercido alguma influência nesta questão.

O trabalho realizado na disciplina talvez não tenha possibilitado a compreensão

do átomo numa perspectiva do realismo crítico. Consideramos que esta é uma questão

complexa que evidencia a grande penetração do realismo ingênuo no ensino da

Química, especialmente em relação às representações químicas. Reconhecemos a

necessidade de um trabalho direcionado para que concepções mais elaboradas, na

direção de um realismo não representativo sejam possíveis. A permanência

concepções ingênuas pode dificultar o reconhecimento da modelagem como suporte

para a criação e produção de novos conhecimentos. A percepção de que as

construções teóricas da ciência se impõem não pelo seu caráter referencial, mas pela

sua capacidade explicativa, deve ser uma das principais metas do ensino de ciências.

Este estudo confirmou a expectativa inicial de que a disciplina História da

Química era um espaço privilegiado no currículo para discussões sobre a natureza da

ciência com os alunos, durante a formação inicial. Consideramos que outros espaços

curriculares precisam ser identificados para que as lacunas relativas à dimensão

epistemológica sejam preenchidas.

Na segunda parte da pesquisa didática trabalhamos com a contextualização

histórica dos conceitos de quantidade de matéria e mol para auxiliar na compreensão

377

destes conceitos. Fundamentados na Teoria da Aprendizagem Significativa, fizemos

uso de um texto sobre a construção histórica destes conceitos, que serviu como

facilitador da aprendizagem.

Os resultados obtidos nesta parte da investigação nos levaram a concluir que,

para estes conceitos, cuja aprendizagem tem sido reconhecidamente problemática, é

de grande relevância os estudantes possam conhecer a sua história e resignificações

propostas. Outra conclusão que podemos apontar é a necessidade dos livros didáticos

de Química se adequarem aos novos significados destes conceitos, bem como, das

Bibliotecas investirem em livros mais atualizados, em quantidade suficiente para

atender à demanda dos alunos.

Ainda em relação à aprendizagem de conceitos, constatamos a importância da

incorporação do levantamento do conhecimento prévio de conceitos estudados, assim

como a utilização de procedimentos para avaliação de aprendizagem que possibilitem

mecanismos para o aluno explicitar e explicar o raciocínio condutor na resolução de

problema propostos.

Outra conclusão importante é a necessidade de elaboração de materiais

educativos com conteúdos que articulem a história, a filosofia e o ensino de ciências,

afim de possibilitar conhecimentos diferenciados daqueles tradicionalmente contidos

nos livros didáticos. Estes manuais não costumam se fundamentar nos registros

históricos, adequadamente, quando abordam os conteúdos, predominando uma

abordagem geralmente desprovida de historicidade. Esta situação foi detectada na

nossa análise de livros didáticos de Química Geral sobre a apresentação da teoria

atômica de Dalton, que se apoiou na pesquisa histórica realizada sobre o atomismo no

378

século XIX. Consideramos que a linguagem utilizada nestes manuais também tem

contribuído para reforçar concepções ingênuas sobre a natureza da ciência dos alunos.

Constatamos que o estudo histórico-epistemológico de um conceito científico

ajuda na sua compreensão porque possibilita ao aluno adquirir uma melhor idéia do

trabalho de construção da ciência. A contextualização histórica dos conceitos científicos

amplia a percepção do seu domínio de validade e as filosofias subtendidas em cada

conceito reveladas na maturação filosófica do pensamento científico.

Para exemplificar esta contextualização utilizamos o conceito de mol, que surgiu

no século XIX ancorado no equivalentismo que se apoiava na filosofia empirista e

positivista. O mol era identificado com o peso normal ou molecular expresso em grama

(significado de massa), que podia ser determinado através de balanças. No século XX,

num contexto atomista solidificado, percebeu-se a necessidade da definição de uma

nova grandeza, a quantidade de matéria, um conceito mais ‘evoluido’ ancorado no

racionalismo. O mol passou a ser a unidade da nova grandeza, a quantidade de

matéria, no entanto, foi gestado antes da grandeza e com um outro significado.

Gostaríamos de registrar que esta pesquisa não teve a pretensão de chegar a

respostas definitivas; tivemos a intenção de contribuir para que essa linha de

investigação seja valorizada e que muitos outros trabalhos empíricos com este enfoque

aconteçam. Estas iniciativas possibilitarão a diminuição de lacunas detectadas na

formação inicial e a consolidação do ensino sobre as ciências.

Dois trechos de entrevistas realizadas com alunos de História da Química ao

final do semestre foram selecionados para a finalização desta tese, pois apresentam

evidências de mudanças nas concepções sobre a natureza da ciência em relação à

imagem do cientista e da comunidade científica.

379

Antes de eu cursar esta disciplina eu via os cientistas como pessoas fantásticas, maravilhosas, que tinham a mente brilhante e desenvolviam teorias totalizantes e de uma simplicidade que fascinava [...] Quando eu cursei a disciplina esta imagem se modificou, porque hoje eu vejo eles como homens, sujeitos que viveram em contextos que tinham elementos para eles desenvolverem determinada teoria e, muitas vezes, eles nem fizeram aquilo, mas tiveram um papel de síntese e agregação de valores em torno de um determinado objeto ou de um feito[...]. Então eu vejo os cientistas como pessoas que tiveram um contexto favorável a desenvolverem tais teorias ou feitos. Não é uma coisa glamourosa, aquele exagero todo, etc.(AP4)

Eu imaginava que a comunidade científica era uma coisa homogênea, todo mundo pensava igual. Quando olhamos a ciência como um todo vemos aquela coisa homogênea, glamourosa; passa a idéia que há um consenso geral, sem conflitos. Quando eu entrei em contato com a disciplina, percebi a presença de debates, conflitos, uma coisa difícil e que muitas vezes acaba até atrapalhando o caminhar da ciência, o fazer científico. Eu vejo hoje que a coisa não é assim. A minha imagem se modificou só de perceber que Dalton, Gay-Lussac e Avogadro eram pessoas que estavam no mesmo contexto, olhando para o mesmo objeto de estudo e que eles divergiam muito, deu para perceber e me apaixonar pela ciência, porque a mola propulsora dela é isto. Hoje eu vejo que a ciência não é um tecido homogêneo e sim um tecido cheio detalhes, que a todo momento está tendo conflito e debates.(AP4)

Ao final do semestre treze alunos (92,7%) entregaram a avaliação da disciplina

que foi solicitada e se manifestaram positivamente em relação ao trabalho realizado,

destacando dois pontos: a possibilidade que tiveram de conhecer uma controvérsia

científica, percebendo a complexidade existente na produção do conhecimento

científico, já que eles imaginavam ser um processo mais simples e o reconhecimento de

que a história de um conceito científico pode ajudar na sua compreensão.

Consideramos que a exposição de controvérsias científicas durante o curso

contribuiu para a desmistificação da ciência. Ao expor debates e disputas presentes na

comunidade científica introduzimos uma perspectiva humanizadora para o trabalho

científico, incluindo as suas dificuldades e equívocos. O reconhecimento da produção

do conhecimento a partir de um empreendimento coletivo foi possibilitado, assim como

a articulação entre os conteúdos e o contexto histórico subjacente aos fatos. A

380

compreensão da ciência como um processo sócio-histórico vai se contrapor à visão

tradicional de ciência neutra, absoluta, empirista e acumulativa.

381

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ANEXOS

403

ANEXO A

A QUANTIDADE DE MATÉRIA E O MOL: SENSO COMUM, HISTÓRIA E APRENDIZAGEM

INTRODUÇÃO

Uma das preocupações das investigações sobre Ensino de Química tem sido

a análise e compreensão de vários aspectos da representação da matéria nos três

principais domínios: macroscópico, microscópico e simbólico, ou seja, a linguagem

química. A ênfase do ensino de Química tradicional tem sido nas dimensões

macroscópica e simbólica, existindo pouca atenção na necessária articulação entre

os aspectos macroscópico e microscópico e nas suas implicações. Esta é uma

constatação amplamente encontrada na literatura sobre estudos nesta área.

Entre os conceitos químicos que articulam o mundo empírico (macroscópico)

e a natureza íntima da matéria (mundo microscópico que não visualizamos

diretamente, mas que pode ser modelado) encontra-se um conceito fundamental e,

muitas vezes, pouco compreendido: a quantidade de matéria. A quantidade de

matéria, simbolizada por “n”, é uma das sete grandezas que constituem o Sistema

Internacional de Unidades (SI) e tem como unidade o mol (INMETRO, 2003). A

introdução desta grandeza no SI sedimentou a idéia, hoje consensual, de que a

matéria macroscópica é constituída por entidades elementares microscópicas

(átomos, elétrons, íons, etc.).

Até o século XIX, a matéria era caracterizada quantitativamente pelo peso (no

sentido de massa) e/ou pelo volume. Entretanto, o peso é uma força que, de acordo

com a segunda lei da mecânica clássica, é diretamente proporcional à massa. Por

isso, o peso pode ser empregado em lugar da massa, embora estas duas grandezas

não sejam idênticas. Por outro lado, o volume é a quantidade do espaço ocupado

por um dado corpo. Assim, a matéria era quantificada em termos macroscópicos,

pelos efeitos produzidos em balanças e, no caso de sistemas fluidos, pelo espaço

ocupado em equipamentos para medida de volume.

Com a consolidação do atomismo, na primeira metade do século XX, físicos e

químicos passaram a reconhecer a necessidade de uma outra grandeza quantitativa

da matéria, além da massa (peso) e do volume, nesse caso, associada às entidades

404

microscópicas elementares. Segundo Rocha-Filho (1988) o termo alemão

inicialmente usado para esta nova grandeza foi Stoffmenge. Em 1961, E. A.

Guggenheim, publicou um artigo, traduzindo este termo para o inglês como amount

of substance. No francês a expressão equivalente é quantité de matière, o que

parece ter influenciado o nome adotado no Brasil, quantidade de matéria, uma vez

que matière pode ser traduzido para o português tanto como matéria quanto como

substância. Em língua espanhola e inglesa, bem como em Portugal, o termo adotado

é quantidade de substância.

Possíveis controvérsias a respeito da denominação correta da grandeza em

foco podem ser resolvidas pela distinção entre matéria e substância. Substâncias

são modelos materiais relativamente simples, tendo por constituintes microscópicos

apenas um tipo de átomo ou de molécula ou ainda, grupos de íons diferentes em

proporções precisamente definidas, ou seja, um mesmo tipo de espécies químicas

[1]. Contudo, a maioria dos corpos materiais são misturas, portanto, não são

substâncias.

A idéia de matéria, por outro lado, inclui as substâncias e vai além,

abrangendo misturas de todo os tipos e sistemas submetidos a condições onde as

substâncias são instáveis, por exemplo, estrelas. É nesse sentido que,

consideramos a denominação quantidade de matéria mais apropriada que

quantidade de substância porque, sendo mais abrangente, se aplica a todos os

sistemas materiais e, não apenas, às substâncias.

A quantidade de matéria é uma quantidade química (MILLS et al., 1993) que

se relaciona diretamente com os conceitos de massa, volume e número de

entidades elementares, fundamentando outros conceitos mais complexos de

diversos conteúdos químicos como: estequiometria, concentração de soluções,

equilíbrio químico, etc. O conceito de quantidade de matéria é um importante pré-

requisito tanto para a aprendizagem de conhecimentos mais específicos, como para

a resolução de alguns tipos de problemas químicos.

[1] Adotamos os termos constituinte ou espécies químicas para designar as entidades elementares que constituem a matéria.

Neste sentido, concordamos com ROCHA-FILHO et al. (1988) que consideram o constituinte como a unidade que dá identidade a uma substância ou “conjunto de átomos que caracteriza uma substância particular” e componentes como os átomos que formam os constituintes.

405

CONTEXTUALIZAÇÃO HISTÓRICA

A gênese do mol como quantidade macroscópica de matéria

O século XIX foi marcado pelo debate entre atomistas e anti-atomistas. Assim,

enquanto parte da comunidade científica compreendia a matéria como constituída

por entidades elementares microscópicas, outros admitiam a teoria atômica

daltoniana apenas como “uma hipótese útil, porém impossível de ser demonstrada”

(CHAGAS, 2003, p. 36). Em grande parte, a resistência a aceitação dos átomos e

moléculas estava relacionada ao caráter hipotético destes conceitos resultante da

impossibilidade de sua observação direta e da ausência de meios que

possibilitassem inferências desta existência a partir de outras observações.

Imerso neste ambiente e assumindo uma atitude anti-atomista, Ostwald

adotou, em 1889, o termo Mol. (com um ponto após a palavra) como abreviatura de

molécula-grama, expressão supostamente introduzida na Físico-Química por Walter

Nerst anos antes. Posteriormente, o ponto indicativo da abreviatura foi retirado

(LYBECK et al. 1985 apud ROCHA-FILHO, 1988).

Ostwald reconhecia a utilidade da hipótese atômica, embora considerasse

átomos e moléculas como entidades teóricas e metafísicas, que não podiam ser

visualizadas nem provadas experimentalmente. Neste contexto, passou a fazer uso

da palavra mol considerando que não havia evidências científicas suficientes sobre a

existência de moléculas; portanto, a denominação mol era preferível a molécula-

grama, que referia-se a hipotéticas entidades microscópicas materiais. Ou seja: o

significado adotado para o mol valorizava o referencial macroscópico em oposição

ao referencial microscópico em que a molécula se enquadrava. O mol era

identificado como uma porção de matéria ou uma quantidade de peso (massa)

química.

A palavra mol tem uma etimologia latina e significa pilha, monte grande ou

grande quantidade, portanto estaria mais adequado a um referencial macroscópico

expressando a idéia originalmente adotada de massa grande. O uso deste termo

aconteceu pela primeira vez quando Ostwald realizava experimentos de

abaixamento do ponto de congelamento de soluções de água oxigenada com o

objetivo de determinar o seu peso normal (FURIÓ; AZCONA; GUISASOLA, 1999).

406

Neste contexto ele fez uso do termo mol com um significado de peso [2], definindo-o

no trecho a seguir:

Assim, se tem constatado que, diluindo-se um mol (o peso normal ou molecular expresso em gramas deve-se chamar a partir de agora de mol) de qualquer substância em 1 litro ou 1000g de água, a dissolução resultante congela a –1,850°. (OSTWALD, 1900, p. 163, apud FURIÓ; AZCONA; GUISASOLA, 1999, p. 361). O pensamento de Ostwald e a sua linguagem refletem o contexto histórico

deste período marcado pelo embate entre atomistas e equivalentistas acontecido,

principalmente, na primeira metade do século XIX. A identificação feita por Ostwald

do mol com o peso normal de uma substância expresso em grama, enquadra-se

bem na tradição equivalentista que identificava a quantidade de substância com o

peso, valorizando as grandezas macroscópicas e mensuráveis.

O Equivalentismo defendia que todos os problemas envolvendo o cálculo de

quantidades químicas poderiam ser resolvidos através de conceitos macroscópicos

e questionava a interpretação das combinações químicas tendo como base as

hipóteses introduzidas por Dalton e Avogadro. As idéias equivalentistas estavam em

harmonia com a tradição positivista, que enfatizava a medida de propriedades

visíveis e mensuráveis a exemplo do volume e do equivalente. Neste episódio

percebe-se que o forte comprometimento de cientistas com um determinado

pensamento filosófico pode dificultar a aceitação de novos conhecimentos

científicos.

A associação feita por Ostwald do seu conceito de mol (referencial

macroscópico) com o peso legitimou conceitos como: átomo-grama, molécula-

grama, massa-fórmula grama, equivalente-grama, etc., muito utilizados na Química

durante o século XX. Posteriormente, tentou-se unificar as visões atomista e

equivalentista através destes conceitos usados em cálculos químicos.

A constante de Avogadro: mediando o mundo macroscópico e o microscópico

Uma das mais importantes constantes da Química Moderna, obtida a partir de

experimentos é conhecida como constante de Avogadro. O nome é uma

homenagem a um importante cientista Italiano, Amadeo Avogadro (1776 – 1856),

[2] Neste período usava-se o termo peso atômico para designar o que hoje denominamos de massa atômica relativa,

expressão atualmente recomendada pela IUPAC.

407

que viveu na primeira metade do século XIX e, embora não tenha sido responsável

pela sua determinação, contribuiu de maneira decisiva para o processo de

consolidação da teoria atômico-molecular.

Esta consolidação possibilitou a aceitação de que a matéria era composta por

partículas microscópicas e a retomada dos conceitos de molécula-grama e átomo-

grama visando a determinação do número das partículas ou entidades elementares

(átomos, moléculas ou íons) relativos a estas grandezas. Neste contexto a palavra

molécula-grama passou a ter um significado diferente relacionado ao mundo

microscópico. A relação do mol com um número padrão de partículas parece ter

acontecido no início do século XX, articulação possibilitada pela determinação de um

valor mais preciso da constante de Avogadro (NA).

A ampla aceitação do atomismo aconteceu, principalmente, a partir de duas

importantes contribuições: os trabalhos feitos no início do século XX por Jean Perrin,

que levaram a determinação empírica e mais precisa da constante de Avogadro e

estudos envolvendo a ionização de gases em tubos de descargas, realizados por

Joseph John Thomson (1856-1940), que culminaram com a descoberta do elétron,

levantando a possibilidade de um átomo divisível.

As determinações da constante de Avogadro por Perrin tiveram como

fundamento a teoria cinético-molecular e empregaram diferentes técnicas

independentes que produziram resultados congruentes, servindo, desse modo,

como legitimadores da realidade atômica em uma variedade de fenômenos. Em

1910, Ostwald rendeu-se ao atomismo, admitindo a existência de fundamento para a

teoria corpuscular da matéria:

Eu estou hoje convencido que nós obtivemos recentemente a prova experimental da natureza discreta ou granular da matéria (...). Ter isolado e contado os íons gasosos de um lado (...) e, de outro, o acordo entre o movimento browniano e as exigências da hipótese cinética (...) permitem ao mais prudente dos sábios falar da prova experimental da teoria atômica da matéria. A hipótese atômica elevou-se portanto à categoria de uma teoria científica bem estabelecida (OSTWALD, 1910, apud OLIVEIRA, 1993, p.61)

A constante de Avogadro, que possui a unidade mol-1, expressa a relação

entre o número de entidades elementares microscópicas em uma amostra e a sua

quantidade de matéria, ou seja: NA é número de entidades elementares por mol de

matéria. Desse modo, estabelece a relação entre os mundos macroscópico e

microscópico.

408

A determinação desta constante teve como precursor o número de Loschmidt,

obtido pelo pesquisador Joseph Loschmidt, em 1865, como o número de moléculas

contidas em 1cm3 de gás, sobre condições físicas padrão. (HAWTHORNE JUNIOR,

1973). No século XIX, o cálculo do número de partículas contido em uma certa

porção de matéria era indireto e dedutivo, tendo o trabalho de Loschmidt sido uma

referência para outras determinações realizadas à época. Os métodos utilizados

eram físicos e não químicos e, além de indiretos eram altamente engenhosos em

suas deduções que utilizavam equações da teoria cinética molecular.

No século XX, graças aos avanços tecnológicos, as determinações de N

passaram a ter em comum a comparação da propriedade de uma porção da matéria

com uma medida desta propriedade individual do átomo ou molécula constituinte

dessa porção. Estas determinações tornaram-se cada vez mais precisas e a

incerteza relativa hoje é de 0,59 ppm. Uma firme articulação do número de Avogadro

com o conceito químico de mol aconteceu no século XX, graças criação de muitos

experimentos possibilitados pelo uso da tecnologia. (HAWTHORNE JUNIOR, 1970,

1973)

A constante de Avogadro não deve ser confundida com o número de

Avogadro que é um número puro, sem dimensão (6,022 x 1023), que corresponde

ao número de átomos contido em 12 g de carbono 12. De fato, é recomendável

evitar a expressão número de Avogadro, uma vez que, a grandeza denominada

constante de Avogadro é o produto de um número puro (6,022 x 1023) por uma

unidade de medida (mol-1). O valor da constante hoje recomendado pode ser

alterado se métodos mais precisos para determinação do seu valor forem

elaborados, uma vez que, esta constante é obtida empiricamente. (SILVA; ROCHA-

FILHO, 1991, 1995; ROGADO, 2004).

A redefinição do mol e suas implicações

Segundo Dierks (1981), as discussões sobre as dificuldades no uso da

quantidade de matéria e do mol começaram a acontecer somente após a redefinição

do mol acontecida através da IUPAP [3] (União Internacional de Física Pura e

[3] A IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry), a IUPAP(International Union of Pure and Applied

Physics) e a ISO (International Standards Organization) são instituições internacionais que têm entre os seus objetivos a normatização e simplificação da linguagem científica utilizada no mundo inteiro.

409

Aplicada) a partir de 1957 e, posteriormente, da IUPAC (União Internacional de

Química Pura e Aplicada), na década de sessenta. Estes acontecimentos revelaram

alguns problemas relacionados com a compreensão destes conceitos que

anteriormente não eram percebidos.

Em 1958 a IUPAP propôs a seguinte definição relacionando os dois termos:

1 mol (cujo símbolo é a própria palavra mol) é a quantidade de matéria que contém o mesmo número de moléculas (ou íons, ou átomos, ou elétrons) que existem em exatamente 16 g do isótopo do Oxigênio puro O16. (IUPAP, 1958 apud DIERKS, 1981, p.146).

Posteriormente uma nova definição foi apresentada pela IUPAC contendo

novos termos que introduziram modificações no significado anterior, numa tentativa

de tornar este conceito mais concreto através da precisão da natureza das entidades

elementares (FURIÒ; AZCONA; GUISASOLA, 1999). O mol passou a ser definido da

seguinte maneira:

O mol é a quantidade de matéria de um sistema que contém tantas entidades elementares como átomos de carbono-12 existentes em 0,012 kg do Carbono-12. Quando se utiliza o mol as entidades elementares devem ser especificadas e podem ser átomos, moléculas, íons, elétrons e outras partículas ou grupos específicos de tais partículas. (MILL et al., 1993, p.70)

A introdução da grandeza quantidade de matéria — ou seja, a restrição do

significado da expressão quantidade de matéria — e a redefinição do mol como

unidade de medida desta grandeza aconteceram ao mesmo tempo em que houve a

unificação das escalas de massas atômicas utilizadas por físicos e químicos, através

da adoção do nuclídeo (isótopo) do carbono 12 como padrão de massa atômica, a

partir de janeiro de 1962.

Em 1971, levando em conta as propostas da IUPAC, IUPAP e ISO

(Organização Internacional de Padronização), a 14a Conferência Geral de Pesos e

Medidas recomendou o uso do mol como uma unidade do Sistema Internacional (SI)

para a grandeza quantidade de matéria (SILVA; ROCHA-FILHO, 1991).

A quantidade de matéria foi definida, portanto, como uma grandeza

macroscópica relacionada ao número de entidades microscópicas elementares

contidas em um corpo material. Seu valor é expresso na unidade denominada mol,

que corresponde a 6,02.1023 entidades elementares materiais.

410

Admitindo-se como pressuposto que toda porção macroscópica de matéria é

constituída por entidades elementares microscópicas, é lógico que a quantidade de

matéria deva ser medida em termos da quantidade dessas entidades elementares.

Este é um ponto de vista privilegiado para o estudo dos sistemas materiais porque

ao raciocinar em termos dos constituintes da matéria podemos compreender,

explicar e prever o comportamento de porções macroscópicas, tal como acontece

nas fábricas e laboratórios. Portanto, não se trata de uma conceituação científica

vazia de valor social e operacional.

As grandezas massa e volume não são as mais adequadas para o estudo da

transformações da matéria. Uma reação química adquire uma representação mais

simples quando as quantidades de matéria são expressas em mols, em lugar de

quilogramas ou metros cúbicos.

O volume de um corpo é o espaço ocupado pelo corpo, vale dizer, o espaço

ocupado pelo conjunto de seus constituintes. Daí a relação direta entre volume e

quantidade de matéria: quanto maior a quantidade de matéria, maior o volume do

corpo e vice-versa. Entretanto espaço e constituição da matéria são propriedades

totalmente distintas.

A massa de um corpo, medida em balanças como peso, refere-se à interação

gravitacional do corpo com a Terra. Logo, a massa não é igual a quantidade de

matéria que, na sua medida, independe da existência da gravidade. Contudo, há um

vínculo de proporcionalidade direta entre ambas: ao variar a quantidade de matéria

do corpo varia sua interação gravitacional no mesmo sentido. De fato, a massa de

uma porção de matéria é a soma das massas de seus constituintes.

A quantidade de matéria (n), o número de entidades elementares (N), a massa

(m), e o volume (V), são quatro grandezas que podem caracterizar uma amostra

qualquer de matéria. São grandezas extensivas e intrínsecas à amostra, sendo

todas diretamente proporcionais entre si e envolvendo três constantes de

proporcionalidade, uma geral, NA (constante de Avogadro) e duas específicas para

cada amostra: M (massa molar) e Vm (volume molar). Contata-se, portanto, que a

definição moderna da grandeza quantidade de matéria é do tipo relacional.

As relações de proporcionalidade da quantidade de matéria (n) com a massa

(m), o volume (V) e o número de entidades elementares (N) são dadas no quadro

abaixo:

411

Relações de proporcionalidade da quantidade de matéria (n)

Relação com a massa m ∝ n m = M.n

Relação com o volume V ∝ n V = Vm.n

Relação com o número de entidades

elementares N ∝ n N = NA.n

Estas relações são muito importantes na obtenção dos valores da quantidade

de matéria e da quantidade de entidades elementares. Uma vez que estes não

podem ser obtidos por medida direta, são calculados através da massa ou do

volume do corpo, propriedades facilmente mensuráveis. Um ponto que deve ficar

bem claro é que, embora a quantidade de matéria esteja relacionada a outras

grandezas, não se confunde com elas, pois cada qual tem um significado próprio: a

massa (na sua medida) vai se relacionar com a interação gravitacional, o volume

refere-se a espaço e entidades elementares referem-se a constituintes

microscópicos da matéria.

De acordo com Furió; Azcona e Guisasola (2002), mesmo após as

modificações introduzidas e já se considerando a nova definição proposta para o

mol, este continuou assumindo vários significados no ensino de Química, alguns

deles equivocados, a exemplo de: massa química — neste caso podem ser usados

termos como: molécula-grama, átomo-grama e fórmula-grama como sinônimos — ou

um sentido numérico correspondente ao número de entidades elementares, em

alguns casos o próprio número de Avogadro. As concepções errôneas se mantêm

em autores e publicações de reconhecido prestígio, bem como entre os professores.

Furió; Azcona e Guisasola (1999, 2002) chamam atenção para o fato de que

as modificações introduzidas ainda não foram bem assimiladas pela comunidade

docente e discente. Apesar da redefinição da quantidade de matéria e do mol terem

provocado mudanças na nomenclatura de grandezas usadas pelo químico na sua

atuação profissional, parte dos docentes e dos estudantes ainda faz uso do termo

número de mols ou quando utilizam a quantidade de matéria costumam atribuir-lhe

um significado inapropriado (STAVER; LUMP, 1995; FURIÓ et al. 1993; FURIÓ;

AZCONA; GUISASOLA, 1999; MOL; SILVA, 1998).

Do nosso ponto de vista, a permanência do emprego do número de mols para

significar quantidade de matéria se deve ao fato da expressão quantidade de

matéria ter um uso coloquial mais amplo, relacionado a outras grandezas como

412

massa e volume. O mol é um termo estranho ao vocabulário leigo e, por isso,

número de mols pode ser empregado como denominação de uma grandeza

diferente, sem remeter o leigo, necessariamente, à massa e ao volume. É como se

acontecesse uma recuperação da terminologia equivalentista, mesmo que de forma

não voluntária.

Em nosso entender, a ambigüidade decorrente da familiaridade coloquial da

expressão quantidade de matéria pode ser responsável por boa parte das

dificuldades que são sentidas por vários químicos e professores. De fato, tem havido

propostas para o emprego de terminologias alternativas à expressão quantidade de

matéria: quantidade molar, quantidade química, particulalidade, numerosidade, são

alguns termos sugeridos, entre outros (FURIÓ; AZCONA; GUISASOLA, 2002).

Por outro lado, cientistas e professores são seres humanos normais que

empregam a linguagem do senso comum no seu dia-a-dia, de modo que, também

podem apresentar resistências às mudanças conceituais e vocabulares, o que

explicaria a permanência de terminologia e conceituação inadequadas em materiais

didáticos e salas de aula. A adoção do número de mols como designação da

quantidade de matéria, cria dificuldade à aprendizagem do significado da grandeza

quantidade de matéria, mas não, do significado de mol propriamente dito.

Toda grandeza possui um nome próprio cujo significado precisa ser aprendido

para ser usado com adequação. O nome próprio da grandeza que expressa a

quantidade de matéria de um corpo é quantidade de matéria e o número de mols

(mesmo não sendo mais recomendado) é, tão somente, o valor de sua medida no

corpo considerado. Do mesmo modo que não se costuma empregar número de

quilos para significar massa, ou número de litros para significar volume — embora os

valores destas grandezas sejam dados por tais números — não se deve substituir

quantidade de matéria por número de mols. Cabe a nós, professores, trabalhar no

sentido da superação da resistência à adoção da quantidade de matéria como termo

científico, explicitando os significados que lhe estão associados no senso comum.

CONCLUSÃO

O ensino equivocado do conceito de quantidade de matéria e o

desconhecimento da resignificação da palavra mol são uma realidade, ainda hoje,

413

no ensino de Química, com os conseqüentes problemas de aprendizagem. O

conhecimento de alguns aspectos da história da Química nos séculos XIX e XX

pode ajudar a entender as dificuldades envolvidas na compreensão destes conceitos

pelo estudante, possibilitando uma aprendizagem mais significativa e evitando a

confusão conceitual detectada.

A utilização criteriosa da linguagem química, dos significados adequados e da

nomenclatura recomendada pela IUPAC pode evitar que erros sejam cometidos,

evitando ambigüidades indevidas. O conhecimento da origem e evolução dos conceitos químicos e do contexto

em que surgiram, pode evitar distorções oriundas do processo de transposição

didática. A compreensão do contexto histórico subjacente à construção do

significado de quantidade de matéria como grandeza química e do mol como sua

unidade, pode ajudar aos professores e alunos a compreenderem mais amplamente

estes conceitos, contribuindo para que aconteça uma melhor aprendizagem dos

mesmos.

414

REFERÊNCIAS CHAGAS, A. P. Os noventa anos de Les Atomes. Química Nova na Escola, n.17, p. 36-38, 2003. DIERKS, W. Teaching the mole European Journal of Science Education, v.3, n.2, p.145-158, 1981. FURIÓ, C. et al. Concepciones de los estudiantes sobre una magnitud “olvidada” en la enseñanza de la química: la cantidad de sustancia. Enseñanza de las Ciencias, v.11, n.2, p.107-114, 1993. FURIÓ, C.; AZCONA, R.; GUISASOLA, J. Dificultades conceptuales y epistemológicas del professorado en la enseñanza de los conceptos de cantidad de sustancia y de mol. Enseñanza de las Ciencias, v.17, n.3, p.359-376, 1999. FURIÓ, C.; AZCONA, R.; GUISASOLA, J. Revisión de investigaciones sobre la enseñanza-aprendizaje de los conceptos cantidad de sustancia y mol. Enseñanza de las Ciencias, v.20, n.2, p.229-242, 2002. HAWTHORNE JUNIOR, R. M. Avogadro’s number. Early values by Loschmidt and others. Journal Chemical Education, v.47, n.11, p.751-755, 1970. HAWTHORNE JUNIOR, R. M. The mole and Avogadro’s number. Journal Chemical Education, v.50, n.4, p.282-284, 1973. INMETRO. Sistema Internacional de Unidades – SI. 8.ed. Rio de Janeiro, 2003. Disponível em: http://www.inmetro.gov.br/infotec/publicacoes/Si.pdf. Acesso em: 29 abr. 2005. INTERNATIONAL UNION OF PURE AND APPLIED PHYSICS. Disponível em: < http://www.iupap.org>. Acesso em 10 mar. 2005 MILLS, I. M.; CVITAS, T.; HOMANN, K.; KALLAY, N.; KUCHITSU, K. IUPAC Quantities, units and symbols in physical chemistry. Oxford: Blackwell, 1993. MÓL, G.; SILVA, R. R. Concepções de professores do ensino médio sobre a constante de Avogadro, 1998. Disponível em: <http://www.moderna.com.br/artigos/química/0032> Acesso em 28/03/2005. OLIVEIRA, M. M. O átomo da conceituação indutiva Grega à realização quantitativa européia. Dissertação de Mestrado apresentada ao Instituto de Física e a Faculdade de Educação da USP. São Paulo, 1993. ROCHA-FILHO, R. C. Sobre o mol e seus afins: uma proposta alternativa Química Nova, v.11, n.4, p.419-429, 1988. ROCHA-FILHO, R. C.; SILVA, R. R. da Sobre o uso correto de certas grandezas físicas. Química Nova, v.14, n.4, p. 300-305, 1991. ROCHA-FILHO, R. C.; SILVA, R. R. da Mol: uma nova terminologia. Química Nova na Escola, n.1, p.12-14, 1995. ROCHA-FILHO et al. Ensino de conceitos em Química. III. Sobre o conceito de substância. Química Nova, v.11, n.4, 1988. ROGADO, J. A grandeza quantidade de matéria e sua unidade, o mol: algumas considerações sobre dificuldades de ensino e aprendizagem. Ciência & Educação, v.10, n.1, p.63-73, 2004. STAVER, J. R.; LUMPE, A. T. Two investigations of students understanding of the mole concept and its use in problem solving. Journal of Research in Science Teaching, v. 32, n.2, p.177-193, 1995.

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416

ANEXO C

UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA - INSTITUTO DE QUÍMICA DEPARTAMENTO DE QUÍMICA GERAL E INORGÂNICA

DISCIPLINA: HISTÓRIA DA QUÍMICA (QUI 040) - SEMESTRE: ____________ FICHA DE IDENTIFICAÇÃO DO ALUNO

NOME DO ALUNO: _____________________________________________________ TELEFONE:_____________________________________________ CELULAR:______________________________ HABILITAÇÃO:_________________________ SEMESTRE NO CURSO (APROXIMADO):______________________ e-mail:____________________________________ • Por que você optou por cursar esta disciplina? • Qual a sua expectativa em relação a esta disciplina? • Você aceita participar de pesquisa a ser realizada nesta disciplina, durante o curso,

desde que seja mantido o devido sigilo em relação a sua participação?

417

ANEXO D QUESTIONÁRIO PARA LEVANTAMENTO DE CONCEPÇÕES SOBRE A

NATUREZA DA CIÊNCIA (ALUNOS INGRESSOS)

Nome:_________________________________________________ Data:___/____/____

Curso de origem: __________________________________________________ Obs: A identificação não é obrigatória.

Por favor, responda cada uma das seguintes questões.

Não há respostas “certas” ou “erradas”. Nós estamos interessados apenas em sua opinião

sobre um conjunto de questões acerca da ciência.

Este questionário não é uma avaliação, é parte de uma pesquisa de Curso de Doutorado e

tem como principal objetivo melhorar a qualidade do ensino da Química.

1. Para você o que é ciência ?

2. Por que a Química é uma ciência?

3. A alquimia se constituía numa ciência? Explique.

4. Existe um método científico? Se a sua resposta for afirmativa, quais as etapas

envolvidas neste método?

5. Qual a imagem que você tem de um cientista?

418

6. Como o químico produz novos conhecimentos ?

7. Qual a diferença entre uma teoria científica e uma lei científica? Explique.

8. Você acha que os átomos são objetos reais (realmente existem) ou ideais (fictícios) da

ciência? Explique.

9. Para você, qual é o significado da palavra modelo, na ciência?

10. Por que os modelos são usados na ciência?

419

ANEXO E

RELAÇÃO DOS LIVROS DE QUÍMICA GERAL ANALISADOS

1. BRADY, J. E.; HUMISTON, G. E. Química Geral. Traduzido por Cristina Maria

Pereira dos Santos. 2.ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos Científicos Editora S.A.,

v.1, 1986.

2. BRADY, J. E.; RUSSEL, J. W.; HOLUM, J. R. Química. Traduzido por J. A. Souza.

3.ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos Científicos Editora S.A., v.1, 2002.

3. BROWN, T. L.; LE MAY Jr., H. E.; BURSTEN, B. E. Química: ciência central.

Traduzido por Horacio Macedo. 7.ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos

Editora S.A., 1999.

4. BROWN, T. L.; LE MAY Jr., H. E.; BURSTEN, B. E.; BUEDGE, J. L. Química:

ciência central. Traduzido por Horacio Macedo. 9.ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos

e Científicos Editora S.A., 2005.

5. BUENO, W. A.; BOODTS, J. F. C.; DEGRÉVE, L.; LEONE, F. de A. Química Geral.

1.ed. São Paulo:McGraw Hill, 1978.

6. CHANG, R. Química. Traduzido por Joaquim J. M. Ramos et al.. 5.ed. Alfragide:

Editora McGraw-Hill, 1994.

7. GARRITZ, A.; CHAMIZO, J. A. Química. Traduzido por Giovanni S. Crisi. São Paulo:

Pearson Education do Brasil, 2002. (não consta a edição)

8. KOTZ, J. C.; TREICHEL, P. Química e reações químicas. Traduzido por José A. P.

Bonapace e Oswaldo E. Barcia. 4.ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos Científicos

Editora S.A., 1999.

420

9. QUAGLIANO, J. V.; VALLARINO, L. M. Química. Traduzido por Aída Espinola. 3.ed.

Rio de Janeiro: Editora Guanabara Koogan S.A., 1973.

10. MAHAN, B. M.; MYERS, R. J. Química: um curso universitário. Traduzido por Koiti

Araki, Denise de O. Silva e Flávio M. Matsumoto. 4.ed. São Paulo: Editora Edgard

Blucher, 1993.

11. MASTERTON, W. L; SLOWINSKI, E. J.; STANITSKI, C. L. Princípios de Química.

Traduzido por Jossyl da S. Peixoto. 6.ed. Rio de Janeiro: Editora Guanabara, 1990.

12. ROZENBERG, I. M. Química Geral. 3.ed. São Paulo: Nobel S.A., 1982.

13. ROZENBERG, I. M. Química Geral. 1.ed. São Paulo: Editora Edgard Blucher

Ltda./Instituto Mauá de Tecnologia, 2002.

14. RUSSEL, J. B. Química Geral. Traduzido por Márcia Guekezian et al. 2.ed. São

Paulo: Makron Books, v.1, 1994.

15. SIENKO, M. J.; PLANE, R. A. Química. Traduzido por Ernesto Giesbrecht et al. 7.ed.

São Paulo: Companhia Editora Nacional, 1976.

16. SLABAUGH, W. H.; PARSONS, T. D. Química Geral. Traduzido por Alcides Caldas

e Terezinha M. Tavares. 2.ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 1982.

421

ANEXO F

RELAÇÃO DE LIVROS DE QUÍMICA GERAL E DISPONIBILIDADE NA BIBLIOTECA SETORIAL DE QUÍMICA (BSQ) – 2005.1

BRADY, James E.; HUMISTON, Gerard E. Química Geral, Rio de Janeiro: Livros Técnicos Científicos Editora S.A., v.1, 2ª ed., 1986.

AUTORIA: Brady, James E.

TÍTULO: Química geral / : James E. Brady, Gerard E. Humiston ; tradução de Cristina Maria Pereira dos Santos, Roberto de Barros Faria. -.

EDIÇÃO: 2. ed. IMPRENTA: Rio de Janeiro : Livros Técnicos e Científicos, , c1986.. DESCRIÇÃO FÍSICA: 2v. : il. ISBN: 8521604297 (broch.). Exemplares 127

BRADY, James E.; RUSSEL, Joel W.; HOLUM, John R. Química, Rio de Janeiro: Livros Técnicos Científicos Editora S.A., v.1, 3ª ed., 2002.

Não existe na BSQ

BROWN, Theodore L.; LE MAY Jr., H. E.; BURSTEN, B. E Química: ciência central. (Trad. Horacio Macedo).Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., 7ª ed., 1999.

Não existe na BSQ - solicitado compra

BROWN, Theodore L.; LE MAY Jr., H. E.; BURSTEN, B. E Química: ciência central. (Trad. Horacio Macedo).Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., 9ª ed., 2005.

Não existe na BSQ - solicitado compra

BUENO, Willie A.; BOODTS, Julien F.C.; DEGRÉVE, Leo; LEONE, Francisco de A. Química Geral. São Paulo:McGraw Hill, 1978.

TÍTULO: Quimica geral / : Willie A. Bueno ... [et al.]. -. IMPRENTA: Sao Paulo : : McGraw-Hill, , c1978.. DESCRIÇÃO FÍSICA: 734p. : il.

Exemplar 31

422

CHANG, Raymond. Química. Alfragide: Editora McGraw-Hill, 5ªed., 1994. AUTORIA: Chang, Raymond, 1939- TÍTULO: Química / : Raymond Chang ; tradução Joaquim J. Moura Ramos ... [et al.]. -. EDIÇÃO: 5. ed. - IMPRENTA: Lisboa : : McGraw-Hill, , c1994.. DESCRIÇÃO FÍSICA: 1115 p. : il.

ISBN: 9729241686 (enc.). Exemplar 01 consulta

GARRITZ, Andoni.; CHAMIZO, José A. Química. São Paulo: Pearson education do Brasil, 2002.

AUTORIA: Garritz Ruiz, Andoni,

TÍTULO: Química / : Andoni Garritz Ruiz, José Antonio Chamizo Guerrero ; colaboração : José Antonio López-Tercero Caamaño ; tradução Giovanni S. Crisi. -.

IMPRENTA: São Paulo : : Prentice Hall, , 2003.. DESCRIÇÃO FÍSICA: xvi, 676 p. : il. ; 24cm.

ISBN: 8587918257 (broch.). Exemplar 01 consulta

KOTZ, John C.; TREICHEL, Paul. Química e reações químicas. Rio de Janeiro: Livros Técnicos Científicos Editora S.A., 4ª ed., 1999.

Não existe na BSQ

QUAGLIANO, J.V.; VALLARINO, L.M. Química. Rio de Janeiro: Editora Guanabara Koogan S.A., 3a. ed., 1973.

AUTORIA: Quagliano, James Vincent, TÍTULO: Quimica / : J. V. Quagliano e L. M. Vallarino ; traduzido por Aida Espinola. -. EDIÇÃO: 3. ed. - IMPRENTA: Rio de Janeiro : : Guanabara Dois, , 1979.. DESCRIÇÃO FÍSICA: 855p. : il. ; tabs.

ISBN: 8570300646 (broch.). Exemplares 19

423

MAHAN, Bruce M.; MYERS, Rollie J.Química: um curso universitário. São Paulo: Editora Edgard Blucher, 1993.

AUTORIA: Mahan, Bruce H.,

TÍTULO: Química: : um curso universitário / / Bruce M. Mahan, Rollie J. Myers ; coordenador Henrique Eisi Toma ; tradutores: Koiti Araki, Flávio Massao Matsumoto e Denise de Oliveira Silva. -.

IMPRENTA: São Paulo : : Edgard Blücher, , c1993 -. DESCRIÇÃO FÍSICA: 582 p. : il.

ISBN: 8521200366 (broch.) Exemplares 03

MASTERTON, William L; SLOWINSKI, E.J.; STANITSKI, C.L.Princípios de Química. Rio de Janeiro: Editora Guanabara, 6ª ed., 1990.

AUTORIA: Masterton, William L., 1927-

TÍTULO: Principios de quimica / : William L. Masterton, Emil J. Slowinski, Conrad L. Stanitski ; traduzido por Jossyl de Souza Peixoto. -.

EDIÇÃO: 6. ed. - IMPRENTA: Rio de Janeiro : : Guanabara Koogan ; LTC, , c1990.. DESCRIÇÃO FÍSICA: 681 p. : il.

ISBN: 8527701561 (broch.)8521611218 (broch.).

Exemplares 08

RUSSEL, John B. Química Geral. São Paulo: Makron Books, v.1, 2ª ed., 1994. AUTORIA: Russell, John Blair, 1929-

TÍTULO: Quimica geral / : John B. Russell ; coordenação Maria Elizabeth Brotto ; tradução e revisão Márcia Gueskezian...[et al.]. -.

EDIÇÃO: 2. ed. - IMPRENTA: Sao Paulo : : Makron Books, , 1994.. DESCRIÇÃO FÍSICA: 2v. ; il.

ISBN: 8534601925 v.1 (broch.). 8534601518 v.2 (broch.).

Exemplares 70

424

ROZENBERG, Izrael. Química Geral. São Paulo: Editora Edgard Blucher Ltda., 1ª ed., 2002

AUTORIA: Rozenberg, Izrael Mordka, 1923- TÍTULO: Quimica geral / : I. M. Rozenberg. - . EDIÇÃO: 1. ed. - IMPRENTA: Sao Paulo : : Nobel, , 2002.. DESCRIÇÃO FÍSICA: 351 p. : il. ; 24cm. Exemplar 01 consulta

SIENKO, Michell J.; PLANE, Robert A. Química. São Paulo: Companhia Editora Nacional, 7ª ed., 1976.

AUTORIA: Sienko, Michell J., 1923-

TÍTULO: Quimica / : M. J. Sienko e Robert A. Plane ; traducão de Ernesto Giesbrecht, Lelia Mennucci, Viktoria Klara L. Osorio, Miuaco Kawashita Kuya. - .

EDIÇÃO: 7. ed. - IMPRENTA: Sao Paulo : : Nacional, , c1976.. DESCRIÇÃO FÍSICA: 605p. : il.

Exemplares 33

SLABAUGH, Wendell H.; PARSONS, Theran D. Química Geral. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 2a ed., 1982.

AUTORIA: Slabaugh, Wendell H.,

TÍTULO: Quimica geral / : Wendell H. Slabaugh, Theran D. Parsons ; traducao de Alcides Caldas e Terezinha Marialva Tavares. -.

EDIÇÃO: 2. ed. - IMPRENTA: Rio de Janeiro : : Livros Tecnicos e Cientificos, , 1982.. DESCRIÇÃO FÍSICA: x, 267 p. : il.

ISBN: 8521601441 (broch.) Exemplares 13

425

ANEXO G

PROTOCOLO DE ENTREVISTAS (alunos egressos)

Nome:__________________________________________________________________ Situação acadêmica:______________________________________________________ Ensina ou pretende ensinar química?________________________________________ Cursou a disciplina História da Química – QUI 040?____________________________

Dimensões: conceito de ciência e critérios de demarcação

• A química é uma ciência? Por quê?

• Qual o seu conceito de ciência?

• A alquimia se constiuiu numa ciência? Você acha que existe diferença entre a Química e a Alquimia? Explique.

Dimensão: As metodologias científicas

• Você acha que existe um método científico? Justifique sua resposta.

• Se a resposta for afirmativa quais as etapas envolvidas neste método?

Dimensões: Contexto da descoberta científica e origem do conhecimento

científico

• Como novos conhecimentos químicos são produzidos?

• Qual a importância da observação na produção do conhecimento químico?

• Qual a importância das hipóteses na produção de novos conhecimentos científicos?

Dimensões: Contexto da justificação científica e relação entre leis e teorias

• Qual a diferença entre uma teoria científica e uma lei científica e para que servem

cada uma?

• Você acha que numa situação de conflito uma teoria deve ser abandonada? O que leva as teorias a serem abandonadas?

Dimensões: Natureza e uso dos modelos científicos

• Para você, qual o significado da palavra modelo na ciência?

• Porque os modelos são usados na ciência?

• Porque os cientistas propõem modelos ?

426

ANEXO H

QUESTIONÁRIO PARA LEVANTAMENTO DE CONCEITOS QUÍMICOS UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA - INSTITUTO DE QUÍMICA

HISTÓRIA DA QUÍMICA – QUI 040 Aluno: _______________________________________________________Data __/___/______

1. Quais os principais conceitos químicos que se articulam com o conceito de quantidade de

matéria?

2. Qual a relação entre o conceito de quantidade de matéria e o número de mols?

3. Você conhece algo sobre a origem histórica do conceito de mol?

4. Cite algumas aplicações na química do conceito de quantidade de matéria?

427

5. Como é possível se calcular a quantidade de matéria de uma substância qualquer?

6. Existe alguma relação entre o conceito de quantidade de matéria e a constante

6,02 x 1023 mol-1 (constante de Avogadro)? Qual?

7. Qual o significado da constante de Avogadro?

428

Na sua opinião, quais os significados dos seguintes termos:

Mol

Massa

Peso

Volume

Número de mols

429

Quantidade de matéria

Massa molar

Massa atômica

430

ANEXO I

UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA - INSTITUTO DE QUÍMICA

HISTÓRIA DA QUÍMICA – QUI 040

Aluno: _______________________________________________________Data __/___/______

PROBLEMAS

Resolver os problemas abaixo, explicitando detalhadamente todo o raciocínio utilizado para chegar aos resultados:

1. A partir da massa molar do carbono (12, 011 g/mol), calcular a sua massa

atômica em gramas.

2. Qual a quantidade de matéria correspondente a 88 gramas de dióxido de

carbono: CO2?